JP2017535706A - Methods and equipment for simultaneous generation of mechanical power and production of hydrocarbons - Google Patents

Methods and equipment for simultaneous generation of mechanical power and production of hydrocarbons Download PDF

Info

Publication number
JP2017535706A
JP2017535706A JP2017512358A JP2017512358A JP2017535706A JP 2017535706 A JP2017535706 A JP 2017535706A JP 2017512358 A JP2017512358 A JP 2017512358A JP 2017512358 A JP2017512358 A JP 2017512358A JP 2017535706 A JP2017535706 A JP 2017535706A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
reactor
combustion
exhaust gas
steam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017512358A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ブルーダー・ダーヴィト
Original Assignee
リンデ アクティエンゲゼルシャフト
リンデ アクティエンゲゼルシャフト
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by リンデ アクティエンゲゼルシャフト, リンデ アクティエンゲゼルシャフト filed Critical リンデ アクティエンゲゼルシャフト
Publication of JP2017535706A publication Critical patent/JP2017535706A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/067Heating or cooling the reactor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/10Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
    • F02B43/12Methods of operating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013Controlling the temperature of the process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2415Tubular reactors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C4/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms
    • C07C4/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms by cracking a single hydrocarbon or a mixture of individually defined hydrocarbons or a normally gaseous hydrocarbon fraction
    • C07C4/04Thermal processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/32Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
    • C07C5/327Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/006Auxiliaries or details not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/08Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/08Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
    • F02C7/10Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases by means of regenerative heat-exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22Fuel supply systems
    • F02C7/224Heating fuel before feeding to the burner
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00106Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00504Controlling the temperature by means of a burner
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002Chemical plants
    • B01J2219/00004Scale aspects
    • B01J2219/00006Large-scale industrial plants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00074Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00117Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with two or more reactions in heat exchange with each other, such as an endothermic reaction in heat exchange with an exothermic reaction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/10Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
    • F02B2043/103Natural gas, e.g. methane or LNG used as a fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/32Application in turbines in gas turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/70Application in combination with
    • F05D2220/76Application in combination with an electrical generator
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

機械動力の複合生成及び炭化水素の製造のための方法を提案するものであり、機械動力を生成するために、少なくとも1つの内燃機関(1)を点火することによって燃焼排気ガス(c)を生成し、炭化水素を生成するために、燃料(e)及び燃焼支援ガス(d)を使用して少なくとも1つの反応器(2)を加熱する。本発明では、燃焼支援ガス(d)の少なくとも一部分は、内燃機関(1)からの燃焼排気ガス(c)の少なくとも一部分との間接的な熱交換によって加熱することを提供する。本発明は、対応する設備(100、200)にも関連する。【選択図】図4A method for combined generation of mechanical power and production of hydrocarbons is proposed, and combustion exhaust gas (c) is generated by igniting at least one internal combustion engine (1) to generate mechanical power And at least one reactor (2) is heated using fuel (e) and combustion assisting gas (d) to produce hydrocarbons. In the present invention, it is provided that at least a portion of the combustion assist gas (d) is heated by indirect heat exchange with at least a portion of the combustion exhaust gas (c) from the internal combustion engine (1). The invention also relates to corresponding equipment (100, 200). [Selection] Figure 4

Description

本発明は、独立請求項の前文による、機械動力の同時生成及び炭化水素の製造のための方法及び設備に関する。   The present invention relates to a method and equipment for the simultaneous production of mechanical power and the production of hydrocarbons according to the preamble of the independent claim.

化学反応生成物を生成するいくつかの方法では、バーナによって加熱される反応管を備える反応器を使用し、反応管に給送流を通し、次に、給送流を少なくとも部分的に反応させて所望の反応生成物を生成する。この種の方法の例は、蒸気クラッキング、アルカンの脱水素化、及び更には合成ガス又はアンモニアの生成である。   Some methods of producing chemical reaction products use a reactor with a reaction tube heated by a burner, passing a feed stream through the reaction tube and then at least partially reacting the feed stream. To produce the desired reaction product. Examples of this type of process are steam cracking, alkane dehydrogenation, and even synthesis gas or ammonia production.

対応する方法及び装置は、文献で広範囲にわたって説明されている。蒸気クラッキングのための方法及び装置の場合、例えば、非特許文献1を参照することができる。特にプロパンからプロピレン、イソブタンからイソブテンへの、アルカンの脱水素化のための方法及び装置は、例えば、非特許文献2に見出すことができる。   Corresponding methods and apparatus are extensively described in the literature. In the case of the method and apparatus for steam cracking, reference can be made, for example, to Non-Patent Document 1. A method and apparatus for the dehydrogenation of alkanes, in particular from propane to propylene and from isobutane to isobutene, can be found, for example, in Non-Patent Document 2.

そのような反応器と、機械動力を生成する装置とを結合させることは、長い間望まれてきた。このことは、例えば、内燃機関、特にガス・タービンの使用により実現することができる。公知のガス・蒸気方法及び対応する装置は、この種の複合方法の一例として働く。   It has long been desired to combine such reactors with devices that generate mechanical power. This can be achieved, for example, by the use of an internal combustion engine, in particular a gas turbine. Known gas / steam methods and corresponding devices serve as an example of this type of combined method.

図1に示し、本明細書の以下で説明するガス・蒸気方法では、酸素含有燃焼支援ガス、典型的には空気、をガス・タービンにより吸気し、圧縮する。適切な燃料、典型的には、天然ガス又はいくつかの他のガス混合体をガス・タービンの燃焼室に導入し、圧力下、燃焼支援ガスにより生成した雰囲気中で燃焼させる。こうして生成した燃焼排気ガス(高温ガスとしても公知)の減圧により、ガス・タービンの膨張段を駆動し、これにより、ガス・タービンに結合している発電機を駆動する。   In the gas / steam method shown in FIG. 1 and described herein below, an oxygen-containing combustion assist gas, typically air, is drawn into a gas turbine and compressed. A suitable fuel, typically natural gas or some other gas mixture, is introduced into the combustion chamber of the gas turbine and burned under pressure in an atmosphere generated by the combustion assist gas. The decompression of the combustion exhaust gas thus generated (also known as hot gas) drives the expansion stage of the gas turbine, thereby driving the generator coupled to the gas turbine.

ガス・タービンの下流に依然として燃焼排気ガス内に存在する熱は、廃熱蒸気生成器(いわゆる熱回収蒸気生成器、HRSG)内で使用し、加圧蒸気を生成することができる。加圧蒸気は、蒸気タービンを駆動するために使用することができる。蒸気タービンの動力は、典型的には、ガス・タービンに結合している発電機内、又は別の発電機内で電気エネルギーを更に生成するために使用される。   The heat still present in the combustion exhaust gas downstream of the gas turbine can be used in a waste heat steam generator (so-called heat recovery steam generator, HRSG) to generate pressurized steam. Pressurized steam can be used to drive a steam turbine. Steam turbine power is typically used to further generate electrical energy in a generator coupled to a gas turbine, or in another generator.

本明細書の上記で説明したガス・タービン及び加熱反応器を使用する複合方法は、基本的に、図3を参照して説明するものとしても公知である。しかし、本明細書の以下で詳細に説明するように、この種の機器内で使用する反応器の放射線区域において、効率の著しい低下がある。したがって、そのような機器の全体効率は、せいぜい、電気エネルギーを生成し、炭化水素を回収する個別の装置の効率をわずかに上回るにすぎない。したがって、低効率の複合装置に対する利点は、通常、これらを結合する費用を正当化するものではない。   The combined process using the gas turbine and heated reactor described hereinabove is basically known as described with reference to FIG. However, as will be described in detail herein below, there is a significant reduction in efficiency in the radiation area of the reactor used in this type of instrument. Thus, the overall efficiency of such equipment is, at best, only slightly higher than the efficiency of individual devices that produce electrical energy and recover hydrocarbons. Thus, the advantages over low efficiency composite devices usually do not justify the cost of combining them.

特に、この種の装置では、加熱される反応器の動作は、ガス・タービンの動作に依存する。ガス・タービンが使用不能になった場合、極端なケースでは、反応器も遮断しなければならず、したがって、製造費用の損失をもたらす。典型的には、上述の反応器は、数年にわたる長期動作のために設計される場合があるか、又は交互に整備若しくは再生されるいくつかの並列ユニットの形態で構成される。蒸気クラッキング方法では、例えば、5から10の反応器が常時動作中である場合があり、1つは、いわゆるデコーキング・モードにある。しかし、ガス・タービンは、著しくより頻繁な整備を必要とする。   In particular, in this type of apparatus, the operation of the heated reactor depends on the operation of the gas turbine. If the gas turbine becomes unusable, in extreme cases the reactor must also be shut off, thus resulting in a loss of manufacturing costs. Typically, the reactor described above may be designed for long-term operation over several years, or is configured in the form of several parallel units that are serviced or regenerated alternately. In the steam cracking method, for example, 5 to 10 reactors may be operating at all times, one in the so-called decoking mode. However, gas turbines require significantly more frequent maintenance.

特許文献1は、高速流動床反応器を有する発電所を開示している。細分化した熱伝達流動床が設けられており、この床は、流動床反応器によって生成した高温の灰を旋回させ、灰から熱を引き出すように指定される。細分化により形成した熱伝達床の区分を通して循環する高温の灰の部分を制御するように指定した手段が設けられており、区分それぞれの動力利得を制御するようにする。細分化した流動床の一区分は、処理蒸気を生成することができ、他の区分は、高温処理空気をタービンに供給することができる。   Patent document 1 is disclosing the power plant which has a high-speed fluidized bed reactor. A subdivided heat transfer fluidized bed is provided, which is designated to swirl the hot ash produced by the fluidized bed reactor and extract heat from the ash. Means are provided to control the portion of the hot ash that circulates through the sections of the heat transfer bed formed by subdivision so as to control the power gain of each section. One section of the subdivided fluidized bed can produce process steam and the other section can supply hot process air to the turbine.

特許文献2及び特許文献3からは、オートサーマル改質を実施し、タービンを動作させる複合方法が公知である。特許文献4からは、タービンと組み合わせて動作させる改質反応器が公知である。   From Patent Document 2 and Patent Document 3, a combined method of performing autothermal reforming and operating a turbine is known. From Patent Document 4, a reforming reactor that is operated in combination with a turbine is known.

GB2148734AGB2147734A US5,048,284AUS 5,048,284A GB2296719AGB2296719A FR1445870AFR1445870A

論文「Ethylene」、Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry、オンライン、2007年4月15日、DOI 10.1002/14356007.a10_045.pub2Paper "Ethylene", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Online, April 15, 2007, DOI 10.1002 / 143356007. a10_045. pub2 論文「Propene」、Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry、オンライン版、2000年6月15日、DOI 10.1002/14356007.a22_211、section4.3.、「Propane Dehydrogenation」The paper “Propene”, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Online Edition, June 15, 2000, DOI 10.1002 / 143560007. a22_2111, section4.3. , "Propane Dehydration"

したがって、本発明の課題は、電気エネルギーの生成及び炭化水素の製造のための複合方法を特に効率の点で改良することである。   The object of the present invention is therefore to improve the combined process for the production of electrical energy and the production of hydrocarbons, in particular in terms of efficiency.

この課題は、独立請求項の特徴を有する、機械動力の生成及び炭化水素の製造のための方法及び装置によって解決される。好ましい実施形態は、従属請求項の主題であり、以下の説明である。   This problem is solved by a method and apparatus for mechanical power generation and hydrocarbon production having the features of the independent claims. Preferred embodiments are the subject matter of the dependent claims and are described below.

本発明の特徴を説明する前に、本発明の基礎及び使用する用語を説明する。   Before describing the features of the present invention, the basics of the present invention and terms used will be described.

以下の説明では、熱処理の効率に頻繁に言及するが、以下の定義を適用する。   In the following description, reference will be made frequently to the efficiency of heat treatment, but the following definitions apply.

技術的燃焼(「熱」)効率(FTW、ny_FTW)は、燃焼排気ガス(P_排気ガス)を通して環境に失われない、導入加熱出力(P_供給)の割合を示す:
ny_FTW=1−P_排気ガス/P_供給
Technical combustion ("heat") efficiency (FTW, ny_FTW) indicates the fraction of the induction heating power (P_supply) that is not lost to the environment through the combustion exhaust gas (P_exhaust gas):
ny_FTW = 1-P_exhaust gas / P_supply

高温構成要素の熱伝導によって生じる環境への損失は、この損失が典型的には排気ガスの損失よりも著しく小さいので、本明細書では考慮に入れない。   The loss to the environment caused by the heat conduction of the high temperature components is not taken into account here as this loss is typically significantly less than the exhaust gas loss.

放射線区域効率(SZW、ny_SZ)は、点火室内の処理媒体(P_処理)に間接的に伝達される、導入加熱出力(P_供給)の割合を示す:
ny_SZ=P_処理/P_供給
Radiation zone efficiency (SZW, ny_SZ) indicates the fraction of induction heating power (P_supply) that is indirectly transmitted to the processing medium (P_treatment) in the ignition chamber:
ny_SZ = P_processing / P_supply

伝達は、典型的には、1,000℃を著しく上回る温度で、好ましくは放射線によって生じる。反応器は、もっぱら直接的に、即ち、例えば予熱燃焼空気によってではなく、バーナによってのみ加熱されるが、この反応器の典型的な放射区域効率は、蒸気クラッキングのために約0.42(42%)に達する。   Transmission is typically caused by radiation, preferably at temperatures significantly above 1,000 ° C. Although the reactor is heated only directly, ie, only by the burner, for example, not by preheated combustion air, the typical radiant zone efficiency of this reactor is about 0.42 (42 %).

電気効率(ny_el)は、電力の形態で正味出力として解放される、熱出力方法の導入加熱出力(P_供給)の割合を示す(正味出力とは、熱出力方法の出力から、ポンプ及び圧縮器等に補助機器に必要な動力を減じた出力を示す):
ny_el=P_el/P_供給
The electric efficiency (ny_el) indicates the ratio of the heating input power (P_supply) of the heat output method that is released as a net output in the form of electric power (net output is the output of the heat output method, pump and compressor Etc. shows the output with reduced power required for auxiliary equipment):
ny_el = P_el / P_supply

用語「エネルギー効率」は、本明細書では、一般に、比較の用語として使用するものであり、特定量の1つ以上の生成物を生成、又は特定の電力を生成するために、異なる方法又は複合方法に必要な加熱出力を評価又は定量化する。当該用語は、例えば、1段蒸気方法、ガス・タービン及び複合ガス・蒸気方法による、電力生成のために使用する。典型的には、効率は、指定の順、即ち、生成する特定量の電流のために使用する加熱出力が低下する順、で増大する。   The term “energy efficiency” is generally used herein as a comparative term, and it is a different method or compound to produce a specific amount of one or more products or to generate a specific power. Assess or quantify the heating power required for the method. The term is used for power generation by, for example, a single stage steam method, a gas turbine and a combined gas / steam method. Typically, the efficiency increases in the order specified, i.e., the heating power used for the specific amount of current produced decreases.

燃料の点火出力は、典型的には、本出願の範囲内における、より低い加熱又は発熱量(Hu)に関連する。点火出力は、水蒸気の凝結が排気ガス中に含有されない燃焼で使用することができる、使用燃料の量に基づく最大熱量を指す。   Fuel ignition output is typically related to lower heating or heating value (Hu) within the scope of this application. Ignition output refers to the maximum amount of heat based on the amount of fuel used that can be used in combustion where condensation of water vapor is not contained in the exhaust gas.

一般的な用語では、用語「ガス・タービン」は、既に述べたように、実際のガス・タービンとしての圧縮段、膨張段、及び圧縮段と膨張段との間に接続した燃焼室を備える構成を指す。燃焼室は、圧縮段を通して、空気等の圧縮燃焼支援ガスを供給する。燃料(一般には液状又はガス状である)は、燃料入口を通じて燃焼室に入る。燃料は、燃焼室内でガス混合体と共に燃焼し、燃焼排気ガス、いわゆる高温ガスを生成する。   In general terms, the term “gas turbine”, as already mentioned, comprises a compression stage as an actual gas turbine, an expansion stage, and a combustion chamber connected between the compression stage and the expansion stage. Point to. The combustion chamber supplies compressed combustion support gas such as air through the compression stage. Fuel (generally liquid or gaseous) enters the combustion chamber through the fuel inlet. The fuel burns with the gas mixture in the combustion chamber to produce combustion exhaust gas, so-called hot gas.

高温ガスは、膨張段内で減圧され、この時点で、熱出力を機械動力に変換する。機械動力は、1つ以上のシャフトにより減少する。機械動力の一部は、圧縮段を動作させるために使用する一方で、残りは、例えば発電機を駆動するために使用する。減圧後、燃焼ガスは、排気ガスとして排出されるか、又は本発明のケースのように、加熱媒体として使用する。   The hot gas is depressurized in the expansion stage, at which point the heat output is converted to mechanical power. Mechanical power is reduced by one or more shafts. Some of the mechanical power is used to operate the compression stage while the rest is used, for example, to drive a generator. After decompression, the combustion gas is discharged as exhaust gas or used as a heating medium, as in the case of the present invention.

本出願の範囲内において、用語「燃焼支援ガス」は、燃料の燃焼が必ずしも空気(「燃焼空気」)と共に生じる必要はなく、異なるガス混合体(このガス混合体は酸素を含有しなければならないが)中でも生じ得るという概念を表すために使用する。   Within the scope of this application, the term “combustion assisting gas” does not necessarily mean that the combustion of the fuel occurs with air (“combustion air”), but a different gas mixture (this gas mixture must contain oxygen). Is used to express the notion that it can occur among others.

ガス・タービンの場合のように、本明細書の上記で述べた点火反応器に、燃料に加えて、燃焼支援ガスを供給し、この燃焼支援ガスは、下焚きのための対応するバーナ内で燃焼させる。典型的には、空気を燃焼支援ガスとして使用する。しかし、ガス・タービンからの燃焼排気ガスを燃焼支援ガスとして少なくとも部分的に使用することも可能である。このことは、ガス・タービン内の燃料の燃焼が、典型的には、著しい超化学量論的な酸素供給と共に起こるために可能である。したがって、依然として、相当量の酸素が燃焼排気ガス中に存在し、燃焼排気ガスを燃焼支援ガスとして反応器内で使用することを可能にする。ガス・タービンからの燃焼排気ガスに加えて、更なる空気又は酸素含有ガス混合体をそのような反応器内で使用し、燃焼を調整することもできる。ガス・タービンからの燃焼排気ガスを燃焼支援ガスとして使用する際に生じる問題を以下で説明するが、本発明の出発点を形成するものである。   As in the case of gas turbines, the ignition reactor described above in this specification is fed with combustion support gas in addition to fuel, which combustion support gas is contained in a corresponding burner for underburning. Burn. Typically, air is used as a combustion assist gas. However, it is also possible to at least partly use the combustion exhaust gas from the gas turbine as the combustion support gas. This is possible because the combustion of fuel in a gas turbine typically occurs with a significant superstoichiometric oxygen supply. Thus, a substantial amount of oxygen is still present in the combustion exhaust gas, allowing the combustion exhaust gas to be used in the reactor as a combustion assist gas. In addition to the combustion exhaust gases from the gas turbine, additional air or oxygen-containing gas mixtures can be used in such reactors to regulate combustion. The problems that arise when using the combustion exhaust gas from a gas turbine as a combustion assist gas are described below and form the starting point of the present invention.

本発明は、基本的に公知である、機械動力の複合生成及び炭化水素の製造のための方法から出発し、方法は、機械動力を生成するために、少なくとも1つの内燃機関を点火して燃焼排気ガスを生成し、炭化水素を生成するために、燃料及び燃焼支援ガスを使用して少なくとも1つの反応器を加熱する。   The invention starts from a method known in principle for the combined production of mechanical power and the production of hydrocarbons, which ignites and burns at least one internal combustion engine to produce mechanical power. At least one reactor is heated using fuel and combustion assist gas to produce exhaust gases and hydrocarbons.

本発明によれば、燃焼支援ガスの少なくとも一部分を、内燃機関からの燃焼排気ガスの少なくとも一部分との間接的な熱交換によって加熱することを提供する。言い換えれば、本発明によれば、燃焼排気ガスの全てを反応器に供給するのではなく、燃焼排気ガスの一部分を供給する。外部から供給される燃焼支援ガス、例えば空気は、燃焼排気ガス別の一部分又は全てにより、予熱する。   In accordance with the present invention, it is provided that at least a portion of the combustion assist gas is heated by indirect heat exchange with at least a portion of the combustion exhaust gas from the internal combustion engine. In other words, according to the present invention, not all of the combustion exhaust gas is supplied to the reactor, but a portion of the combustion exhaust gas is supplied. Combustion assist gas, for example air, supplied from the outside is preheated by a part or all of the combustion exhaust gas.

本出願が燃料、燃焼支援ガス及び/又は燃焼排気ガスの反応器内への「供給」又は「給送」について述べる場合、このことは、反応区域、例えば反応器の反応管内ではなく、対応するバーナ又は燃焼室内にこれらを給送することを意味する。反応区域、例えば反応管を通るガス混合体は、本出願の範囲内では(管側)処理ガスと呼ぶ。   Where this application refers to “feeding” or “feeding” fuel, combustion assist gas and / or combustion exhaust gas into the reactor, this corresponds rather than in the reaction zone, eg in the reactor reaction tube. It means feeding them into a burner or a combustion chamber. A gas mixture passing through a reaction zone, for example a reaction tube, is referred to as process gas (tube side) within the scope of the present application.

本発明は、生成した機械動力を少なくとも部分的に使用して発電機を駆動する、即ち、機械動力を少なくとも部分的に電力に変換する方法に特に適している。しかし、本発明は、例えば圧縮器及び/又はポンプの少なくとも1つのシャフトを機械動力により少なくとも部分的に駆動する場合にも、有利に使用することができる。この場合、駆動ユニットは、例えば、炭化水素の生成に使用する方法の一部であってもよい。例えば、機械動力を使用して処理ガス又は蒸気を圧縮する圧縮器を駆動することができる。   The invention is particularly suitable for a method of driving a generator using at least partly the generated mechanical power, i.e. converting the mechanical power at least partly into electric power. However, the invention can also be used to advantage, for example, when at least one shaft of the compressor and / or pump is driven at least partly by mechanical power. In this case, the drive unit may be part of the method used for the production of hydrocarbons, for example. For example, mechanical power can be used to drive a compressor that compresses the process gas or vapor.

本発明は、従来技術による、対応する複合方法における効率、より正確には、本明細書の上記で定義した反応器内の放射線区域効率が、とりわけ、エネルギー・バランスの点で、反応器内に直接給送して燃料の燃焼を支援するガス・タービンからの燃焼排気ガスの著しい割合のエネルギーが、ガス・タービン内で既に除去されているという事実によって、著しく低下するという知見に基づくものである。具体的には、このことは、対応する燃焼排気ガスの酸素含量により示すことができる。   The invention relates to the efficiency in the corresponding combined process according to the prior art, more precisely the radiation zone efficiency in the reactor as defined herein above, in particular in terms of energy balance, in the reactor. Based on the finding that a significant percentage of the combustion exhaust gas energy from gas turbines that feed directly and support fuel combustion is significantly reduced by the fact that they are already removed in the gas turbine . Specifically, this can be indicated by the oxygen content of the corresponding combustion exhaust gas.

燃焼が著しい超化学量論的な酸素供給と共にガス・タービン内で生じた場合であっても、必然的に、燃焼支援ガスの酸素含量はガス・タービン内で低減する。通常のように、約21%の天然酸素含量を有する空気を燃焼支援ガスとしてガス・タービン内で使用した場合、この酸素含量は、燃焼排気ガス中で約14%に低下する。   Inevitably, even if combustion occurs in the gas turbine with significant superstoichiometric oxygen supply, the oxygen content of the combustion assist gas is reduced in the gas turbine. As usual, when air having a natural oxygen content of about 21% is used as a combustion assist gas in a gas turbine, this oxygen content drops to about 14% in the combustion exhaust gas.

しかし、対応する反応器、特に、蒸気クラッキングに使用する反応器では、放射線区域効率は、本質的に、燃料の燃焼によって得られ、反応管を通して給送流に伝達することができる温度によって変化する。従来の方法、即ち、ガス・タービンに結合していない自立運転反応器では、断熱燃焼温度は、空気を燃焼支援ガスとして使用した場合に約2,000℃に達する。断熱燃焼温度とは、ガス混合体が、燃焼中、環境との熱交換が一切なかった場合の燃焼完了後に得ることになる温度である。したがって、このことは、そのような反応器が実際には断熱して動作しないため、実際には達成されない理論上の温度である。しかし、断熱燃焼温度は、当技術分野で使用される比較用語であり、放射線区域効率が依存する変数を最も好都合に表す。   However, in corresponding reactors, particularly those used for steam cracking, the radiation zone efficiency is essentially dependent on the temperature obtained by the combustion of the fuel and can be transmitted through the reaction tube to the feed stream. . In a conventional process, ie, a self-operating reactor that is not coupled to a gas turbine, the adiabatic combustion temperature reaches about 2,000 ° C. when air is used as the combustion assist gas. The adiabatic combustion temperature is the temperature that the gas mixture will obtain after combustion is complete when there is no heat exchange with the environment during combustion. This is therefore a theoretical temperature that is not actually achieved because such a reactor does not actually operate adiabatically. However, adiabatic combustion temperature is a comparative term used in the art and most conveniently represents a variable on which the radiation area efficiency depends.

燃焼支援ガスが、酸素を上流のガス・タービン内で部分的に反応させたために、より少ない酸素しか含有しない場合、約1750℃の断熱温度しか達成することができない。燃焼排気ガスはガス・タービンを例えば約600℃で離れ、したがって、相当量の熱が更に利用可能であるにもかかわらず、酸素含量の低下により、従来の反応器の断熱燃焼温度に達するにはもはや十分ではない。   If the combustion assist gas contains less oxygen due to partial reaction of oxygen in the upstream gas turbine, only an adiabatic temperature of about 1750 ° C. can be achieved. Combustion exhaust leaves the gas turbine at, for example, about 600 ° C., so that the adiabatic combustion temperature of a conventional reactor is reached due to the reduced oxygen content, despite the considerable amount of heat available. It is no longer enough.

(やはり、エネルギー・バランスの観点からの)単純な条件で、ガス・タービンが、シャフト動力として、ガス・タービンに供給する熱出力の約3分の1を排出し、ガス・タービン供給する熱出力が、ガス・タービン及び反応器に供給する熱出力の約3分の1を全体として構成すると仮定した場合、全熱出力の9分の1がシャフト動力の形態で燃焼排気ガスから除去される。したがって、これに応じて、断熱燃焼温度は、約9分の1減少する。   Under simple conditions (again from the point of view of energy balance), the gas turbine exhausts about one third of the heat output supplied to the gas turbine as shaft power, and the heat output supplied by the gas turbine. However, assuming that about one third of the heat output supplied to the gas turbine and reactor as a whole constitutes one ninth of the total heat output is removed from the combustion exhaust gas in the form of shaft power. Accordingly, in response, the adiabatic combustion temperature is reduced by about a factor of nine.

したがって、既に説明したように、本発明は、全ての燃焼排気ガスを反応器内に給送し、燃料の燃焼を支援するために使用すべきではなく、せいぜい、燃焼排気ガスの一部分を使用すべきであることを提案するものである。したがって、従来の結合設備形態とは対照的に、燃焼排気ガスから生成しない部分的又は専用の外部燃焼支援ガス、例えば新鮮な燃焼空気を反応器に供給する。ガス・タービンと、対応する反応器との実際の結合は、予熱デバイスにより行われ、予熱デバイスは、例えば、間接的な熱交換のための1つ以上の適切な熱交換器を備える。燃焼排気ガスと燃焼支援ガスとの間接的な熱交換のために、その温度は、確かに利用される(即ち熱出力を伝達する)が、燃焼支援ガスの酸素含量は影響を受けない。このようにして、例えば、約21%の酸素を含有する新鮮な空気を燃焼支援ガスとして加熱し、反応器内に給送することができる。したがって、もう一度、既に説明した約2,000℃の断熱燃焼温度(燃焼排気ガスの一部を予熱のためだけに使用し、燃焼排気ガスの一部を反応器内に給送する場合)、又は更に高い温度(予熱専用に使用する場合)を本明細書の以下で説明するように達成させることができる。   Thus, as already explained, the present invention should not be used to feed all combustion exhaust gas into the reactor and assist in the combustion of fuel, but at best uses a portion of the combustion exhaust gas. It suggests what should be done. Thus, in contrast to conventional coupling equipment configurations, a partial or dedicated external combustion assist gas, such as fresh combustion air, that is not generated from the combustion exhaust gas is supplied to the reactor. The actual coupling between the gas turbine and the corresponding reactor is performed by a preheating device, which comprises, for example, one or more suitable heat exchangers for indirect heat exchange. Because of the indirect heat exchange between the combustion exhaust gas and the combustion support gas, its temperature is certainly utilized (ie, it transfers heat output), but the oxygen content of the combustion support gas is not affected. In this way, for example, fresh air containing about 21% oxygen can be heated as a combustion assist gas and fed into the reactor. Therefore, once again the adiabatic combustion temperature of about 2,000 ° C. already described (when part of the combustion exhaust gas is used only for preheating and part of the combustion exhaust gas is fed into the reactor), or Higher temperatures (when used exclusively for preheating) can be achieved as described herein below.

上述した、一方では燃焼排気ガスを予熱のみに部分的に使用し、もう一方では燃焼排気ガスを部分的に反応器内に給送することは、例えば、燃焼排気ガスの一部と「新鮮な」燃焼支援ガス、例えば空気とを混合することを含み、それにより、既定の酸素含量を達成する。例えば、約19%の酸素含量を選択することができる。燃焼排気ガスの別の一部分は、反応器内に給送せず、間接的な熱交換による燃焼支援ガスの予熱のみに使用する。約600℃の燃焼排気ガス温度を仮定した場合、上述の約2,000℃の断熱燃焼温度を反応器内で達成することができ、したがって、放射線区域効率は、従来の反応器内で得る効率と互角に達成することができる。したがって、反応器の動作は、調節するにしても、ほんのわずかでよい。   As described above, on the one hand, the combustion exhaust gas is partially used only for preheating, and on the other hand, the combustion exhaust gas is partially fed into the reactor, for example, a portion of the combustion exhaust gas and “fresh” "Mixing with a combustion assisting gas, such as air, thereby achieving a predetermined oxygen content. For example, an oxygen content of about 19% can be selected. Another portion of the combustion exhaust gas is not fed into the reactor but is used only for preheating the combustion assist gas by indirect heat exchange. Assuming a combustion exhaust gas temperature of about 600 ° C., the adiabatic combustion temperature of about 2,000 ° C. described above can be achieved in the reactor, and thus the radiation zone efficiency is the efficiency obtained in a conventional reactor. Can be achieved equally. Therefore, the operation of the reactor may be negligible, even if it is adjusted.

本発明の別の本質的な利点は、ガス・タービンが使用不能、又は整備が必要である場合でさえ、反応器を引き続き動作できることである。この場合、予熱されていない空気は、例えば燃焼支援ガスとして使用することができる。代替的に、この場合、燃焼支援ガスを何らかの他の方法で、例えば蒸気及び/又は煙道ガスを使用して予熱することも可能である。したがって、対応する予熱機器は、短期間の動作のために設計するだけでよく、それに応じて、安価である。   Another essential advantage of the present invention is that the reactor can continue to operate even when the gas turbine is unusable or needs service. In this case, air that has not been preheated can be used, for example, as combustion assist gas. Alternatively, in this case, the combustion support gas can be preheated in some other way, for example using steam and / or flue gas. Accordingly, the corresponding preheating equipment need only be designed for short-term operation and is accordingly inexpensive.

この点において、例えば図3に示す装置等の従来の装置では、燃焼排気ガスに加えて、更なる燃焼支援ガスをガス・タービンから給送することができ、燃焼排気ガス及び燃焼支援ガスの全てを反応器に給送することを述べるべきである。しかし、このことは、従来、変動を調整し、ガス・タービンと反応器との間の独立性を増大させることを達成するためだけに行われている。反応器内の酸素含量の低下及び放射線区域効率の減少という問題は、本質的に、この方法では解決することができない。   In this regard, in the conventional apparatus such as the apparatus shown in FIG. 3, in addition to the combustion exhaust gas, further combustion support gas can be supplied from the gas turbine, and all of the combustion exhaust gas and the combustion support gas can be supplied. Should be fed to the reactor. However, this has traditionally been done only to adjust for variability and to achieve increased independence between the gas turbine and the reactor. The problems of reduced oxygen content in the reactor and reduced radiation zone efficiency are not inherently solved by this method.

本発明の範囲内では、対照的に、反応器の放射線区域効率は、著しく増大させることができる。反応器は、放射線区域効率レベルで動作することができ、このことは、本明細書の上記で説明したように、自立運転反応器内でも達成することができる。しかし、予熱し、反応器内でより高温を達成することによって、放射線区域効率を更に増大させることも可能である。   Within the scope of the present invention, in contrast, the radiation area efficiency of the reactor can be significantly increased. The reactor can operate at a radiation zone efficiency level, which can also be achieved in a self-supporting reactor as described hereinabove. However, it is also possible to further increase the radiation area efficiency by preheating and achieving higher temperatures in the reactor.

次に、特許請求の範囲で規定し、本明細書の上記で部分的に説明した本発明の実施形態を要約する。   The following summarizes embodiments of the invention as defined in the claims and partially described above in this specification.

特に、本発明の方法は、本明細書の上記で述べた管型反応器、即ち少なくとも1つの反応器を管型反応器として実現した装置内での使用に適しており、管型反応器では、放射線区域において、反応管は、燃料を燃焼させるバーナによって外部から加熱する。自立運転式に動作する従来の反応器は、給送開口を備え、給送開口を通じて、燃焼支援ガスを中に給送する。反応器又は対応する反応器の燃焼室の内側では、煙道ガス通路内の送風器によって生成されるわずかな負圧がある。したがって、燃焼支援ガスは自動的に吸気される。対照的に、本発明は、わずかな正圧下、送風器により、対応する反応器又はその燃焼室内に燃焼支援ガスを給送することを含む。そのような給送方法は、例えば、水素改質方法において、空気を予熱するために典型的なものである。   In particular, the method of the present invention is suitable for use in the tubular reactors described hereinabove, i.e. in an apparatus in which at least one reactor is realized as a tubular reactor. In the radiation zone, the reaction tube is externally heated by a burner that burns fuel. Conventional reactors that operate in a self-supporting manner include a feed opening through which combustion support gas is fed. Inside the reactor or the corresponding reactor combustion chamber, there is a slight negative pressure generated by the blower in the flue gas passage. Accordingly, the combustion support gas is automatically taken in. In contrast, the present invention involves delivering combustion support gas into the corresponding reactor or its combustion chamber by a blower under slight positive pressure. Such a feeding method is typical for preheating air, for example, in a hydrogen reforming method.

本発明による方法は、本明細書の上記で述べた蒸気クラッキング方法、即ち、(オレフィン)炭化水素を生成するために、管型反応器として構成した反応器の反応管を通して炭化水素含有給送流を蒸気に給送する方法に特に適している。対応する蒸気クラッキング方法では、上述の温度は、放射線区域内で広がる。しかし、本発明は、触媒方法、例えば、既に述べたアルカンの脱水素化のための方法、即ち、反応器を備え、反応器内では、触媒を反応管内に設ける方法、又は水素改質方法にも同様に適している。   The process according to the present invention is a steam-cracking process as described hereinabove, ie a hydrocarbon-containing feed stream through the reaction tube of a reactor configured as a tubular reactor to produce (olefin) hydrocarbons. Particularly suitable for the method of feeding steam to steam. In a corresponding steam cracking method, the above mentioned temperature spreads within the radiation zone. However, the present invention relates to a catalytic method, for example, a method for dehydrogenation of alkane as described above, that is, a method comprising a reactor, in which a catalyst is provided in a reaction tube, or a hydrogen reforming method. Is equally suitable.

既に述べたように、本発明による方法は、それによって達成できる温度が、反応器のための高い放射線区域効率に達することを可能にするため、特に有利である。このことは、言い換えれば、方法が、少なくとも1つの反応器の少なくとも1つの領域を、燃料及び燃焼支援ガスの使用により典型的には1,500〜2,500℃である断熱燃焼温度まで加熱する場合に使用されることを意味する。   As already mentioned, the process according to the invention is particularly advantageous because it allows the temperatures that can be achieved thereby to reach a high radiation zone efficiency for the reactor. This in turn means that the method heats at least one region of the at least one reactor to an adiabatic combustion temperature, typically 1500-2500 ° C., through the use of fuel and combustion assist gas. Means to be used in case.

本発明で使用するのに適切な内燃機関は、具体的には、ガス・タービンである。というのは、ガス・タービンは、比較的低い費用で高い名目出力を有する一方で、良好な機械効率又は電気効率を有するためである。したがって、ガス・タービンは、典型的には発電所内で使用される。また、ガス・タービン単独の機械効率は、典型的には、対応して構成したディーゼル・エンジン又は石炭・汽力発電所の機械効率以下である。燃焼排気ガスの温度は、ディーゼル・エンジンでは約600℃であり、ガソリン・エンジンでは、約700〜1,000℃であるため、この種の内燃機関は、本発明の使用にも適している。   A suitable internal combustion engine for use with the present invention is specifically a gas turbine. This is because gas turbines have good mechanical or electrical efficiency while having high nominal power at a relatively low cost. Thus, gas turbines are typically used in power plants. Also, the mechanical efficiency of the gas turbine alone is typically less than that of the correspondingly configured diesel engine or coal / steam power plant. This type of internal combustion engine is also suitable for use in the present invention because the temperature of the combustion exhaust gas is about 600 ° C. for a diesel engine and about 700-1,000 ° C. for a gasoline engine.

ガス・タービンを使用する従来の1つの欠点は、比較的高品質の燃料(ガス)を使用することである一方で、このことは、実際には、本発明では利点である。本明細書で説明している(例えば蒸気クラッキング方法及び水素改質において)反応生成物を生成する方法では、燃焼の点からは高い価値をもつ、いわゆる廃ガスが残留ガスとして得られる。この残留ガスは、メタン含有留分、又は一酸化炭素、二酸化炭素及び水素の混合体(合成ガス)である。したがって、本発明の範囲内で実行する、反応生成物を生成する(部分的な)方法は、ガス・タービンに適切な燃料をもたらす。言うまでもなく、対応するガス混合体は、エンジン内で燃焼させることもできる。このことは、機器の対応する部分の更なる相乗的な一体化を生じさせる。   While one conventional drawback of using gas turbines is the use of relatively high quality fuel (gas), this is actually an advantage in the present invention. In the process described here (for example in steam cracking processes and hydrogen reforming), the reaction product is produced, so-called waste gas having a high value in terms of combustion is obtained as residual gas. This residual gas is a methane-containing fraction or a mixture of carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen (synthesis gas). Accordingly, the (partial) method of producing reaction products, performed within the scope of the present invention, provides a suitable fuel for the gas turbine. Needless to say, the corresponding gas mixture can also be combusted in the engine. This results in a further synergistic integration of the corresponding parts of the device.

本ケースのように、内燃機関からの排気ガスを650℃未満の温度レベルで供給する場合、燃焼支援ガスを特に有効に、安価に加熱することができるため、特に有利である。例えば、熱交換器を使用する材料費用は、依然としてそのような温度では、著しく低いものである。しかし、一般に、内燃機関からの燃焼排気ガスは、500〜1,000℃の温度レベル、特に、600〜700℃の温度レベル、又は500〜650℃の温度レベルで供給することができる。   When the exhaust gas from the internal combustion engine is supplied at a temperature level of less than 650 ° C. as in this case, it is particularly advantageous because the combustion support gas can be heated particularly effectively and inexpensively. For example, the material costs of using heat exchangers are still significantly lower at such temperatures. However, in general, the combustion exhaust gas from an internal combustion engine can be supplied at a temperature level of 500-1000 ° C, in particular at a temperature level of 600-700 ° C, or a temperature level of 500-650 ° C.

本発明の一実施形態による方法では、有利には、間接的な熱交換によって燃焼支援ガスを加熱するために、内燃機関からの排気ガスの一部を使用し、内燃機関からの一部の燃焼排気ガスは、燃焼支援ガスと混合し、少なくとも1つの反応器に燃焼支援ガスと一緒に供給する。排気ガスを予熱のために部分的に使用し、反応器内に給送するために部分的に使用することにより、ガス・タービン又は別の内燃機関及び反応器の特に好ましい燃焼を可能にする。この場合、反応器内の条件は、従来の自立運転反応器の条件に近似させることができ、このことは、対応する反応器及び/又はそれらの建設上の構成の動作モードに変化させる必要がない、又は変化させる必要がわずかしかないことを意味する。(いわゆる対流区域内の)廃熱を使用する反応管及び装置は、保持することができる。   In a method according to an embodiment of the invention, advantageously, a portion of the exhaust gas from the internal combustion engine is used to heat the combustion assist gas by indirect heat exchange, and a portion of the combustion from the internal combustion engine is performed. The exhaust gas is mixed with the combustion support gas and supplied to the at least one reactor together with the combustion support gas. The exhaust gas is partly used for preheating and partly used to feed into the reactor, thereby allowing a particularly favorable combustion of the gas turbine or another internal combustion engine and reactor. In this case, the conditions in the reactor can be approximated to those of a conventional free-standing reactor, which must be changed to the operating mode of the corresponding reactor and / or their construction configuration. It means that there is little or no need to change. Reaction tubes and equipment that use waste heat (in so-called convection zones) can be retained.

しかし、新たな設備形態では、間接的な熱交換によって燃焼支援ガスを加熱し、燃焼支援ガスを少なくとも1つの反応器に供給しないようにするために、内燃機関からの排気ガスを完全に使用することが有利であると証明することができる。したがって、少なくとも1つの反応器は、排気ガスの熱に加えて、燃焼支援ガス、例えば空気の全酸素含量を受け、そのような反応器の温度を更に増大することができるようにする。このようにして、対応する反応器の放射線区域効率をかなり増大させる。反応器での燃料消費は、それに応じて本方法により低減させることができる。   However, in the new facility configuration, the exhaust gas from the internal combustion engine is completely used to heat the combustion support gas by indirect heat exchange and not to supply the combustion support gas to at least one reactor. Can prove to be advantageous. Thus, at least one reactor receives the total oxygen content of the combustion assist gas, eg air, in addition to the heat of the exhaust gas, so that the temperature of such a reactor can be further increased. In this way, the radiation zone efficiency of the corresponding reactor is considerably increased. Fuel consumption in the reactor can be reduced accordingly by the present method.

本発明は、特に、燃料として、天然ガス、メタン含有ガス混合体及び/若しくは合成ガス、並びに/又は燃焼支援ガスとして空気と共に使用するのに適している。既に述べたように、対応する燃料は、反応生成物を製造する対応する方法から(例えば、蒸気クラッキング、合成ガス生成、又は水素改質のための方法から)の典型的な残留ガスであってもよい。本発明は、特に、効率の増大によって燃料の節約を可能にする。   The invention is particularly suitable for use with air as fuel, natural gas, methane-containing gas mixtures and / or synthesis gas, and / or combustion support gas. As already mentioned, the corresponding fuel is a typical residual gas from the corresponding method of producing the reaction product (eg from a method for steam cracking, synthesis gas generation, or hydrogen reforming). Also good. The invention in particular allows fuel savings by increasing efficiency.

加圧蒸気を少なくとも1つの反応器からの廃熱から生成し、少なくとも1つのシャフト、特に発電機のシャフトを駆動するために使用した場合、本発明による方法の更なる利点が得られる。このようにして、更なる機械動力を得て、対応する加圧蒸気がより低圧である場合でさえ、有益に使用することができる。少なくとも1つの反応器からの廃熱により得られる蒸気は、基本的に、反応に使用することができない熱(廃熱)を有益に使用することができる副生成物のみである。理論上の理想的なケースでは、反応熱のみを反応器内で生成し、廃熱、即ち蒸気を生成しないことになる。   A further advantage of the method according to the invention is obtained when pressurized steam is generated from waste heat from at least one reactor and used to drive at least one shaft, in particular the generator shaft. In this way, additional mechanical power can be obtained and used beneficially even when the corresponding pressurized steam is at a lower pressure. The steam obtained from waste heat from at least one reactor is basically only by-products that can beneficially use heat (waste heat) that cannot be used in the reaction. In a theoretical ideal case, only the heat of reaction is generated in the reactor and no waste heat, i.e. steam, is generated.

本発明の利点は、1つ以上の反応器からの廃熱により生成する加圧蒸気の量を最小にできることである。1つ以上の反応器からの廃熱により生成する加圧蒸気は、発電所の蒸気方法(より高い圧力/温度では、その発電所のピークでより効率的である多段方法)よりも著しく高いエクセルギー損失で得られる。加圧蒸気は、例えば、蒸気クラッキング方法において、1つ以上の給送流を予熱する部分的な加熱蒸気として、ほぼ100%の効率で使用することができる。タービン内の機械動力の生成の場合、効率は、汽力方法における効率よりも約2分の1悪化する。   An advantage of the present invention is that the amount of pressurized steam produced by waste heat from one or more reactors can be minimized. Pressurized steam produced by waste heat from one or more reactors is significantly higher than the steam method of a power plant (a multi-stage method that is more efficient at its peak at higher pressures / temperatures). Obtained with ghee loss. Pressurized steam can be used with nearly 100% efficiency, for example, as partially heated steam that preheats one or more feed streams in a steam cracking process. In the case of generating mechanical power in the turbine, the efficiency is about one-half worse than that in the steam method.

本発明により提供し、特に本明細書の上記で説明した方法を実行するように構成される、機械動力の生成及び炭化水素の製造のための装置の特徴及び利点について、上記の注釈を特に参照されたい。   See in particular the above comments regarding the features and advantages of the apparatus for mechanical power generation and hydrocarbon production provided by the present invention and specifically configured to carry out the methods described hereinabove. I want to be.

本発明及び本発明の特定の実施形態は、従来技術との比較により、添付の図面により示す。   The invention and specific embodiments of the invention are illustrated by the accompanying drawings in comparison with the prior art.

従来技術によるガス・汽力発電所の簡単な概略図である。1 is a simplified schematic diagram of a gas and steam power plant according to the prior art. 従来技術に従って動作する点火反応器の簡単な概略図である。1 is a simplified schematic diagram of an ignition reactor operating in accordance with the prior art. 従来技術によるガス・タービン及び点火反応器を有する装置の簡単な概略図である。1 is a simplified schematic diagram of a device having a gas turbine and an ignition reactor according to the prior art; FIG. 本発明の一実施形態によるガス・タービン及び点火反応器を有する装置の簡単な概略図である。1 is a simplified schematic diagram of an apparatus having a gas turbine and an ignition reactor according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によるガス・タービン及び点火反応器を有する装置の簡単な概略図である。1 is a simplified schematic diagram of an apparatus having a gas turbine and an ignition reactor according to an embodiment of the present invention.

図面では、対応する要素は、同一の参照番号で示してあり、明快にするために説明を繰り返さない。同じことは、以下で説明するように、小文字で示す流体の流れが異なる量で供給される場合であっても、流体の流れにも当てはまる。   In the drawings, corresponding elements are designated with the same reference numerals and the description will not be repeated for clarity. The same applies to fluid flow, even if the fluid flow shown in lower case is supplied in different amounts, as will be explained below.

図示の全ての実施形態では、反応器を図示する場合、この反応器は、蒸気クラッキング方法を実行するように配置する、即ち、反応器には、蒸気と混合する炭化水素含有給送流を供給する。使用する燃料は、上記した適切な燃焼ガスである一方で、空気を燃焼支援ガスとして使用する。しかし、図示の機器は、理論上は、反応生成物を製造する他の方法を実行するか、又は他の燃料及び燃焼支援ガスを使用するのにも適している。以下の説明は「1つの」反応器又は「1つの」ガス・タービンに頻繁に言及するが、対応する設備形態は、いくつかの反応器又はガス・タービンも備えることができる。   In all illustrated embodiments, when a reactor is illustrated, the reactor is arranged to perform a steam cracking process, i.e., the reactor is fed with a hydrocarbon-containing feed stream that mixes with the steam. To do. The fuel used is the appropriate combustion gas described above, while air is used as the combustion support gas. However, the illustrated apparatus is theoretically also suitable for performing other methods of producing reaction products or using other fuels and combustion assist gases. Although the following description frequently refers to “one” reactor or “one” gas turbine, the corresponding equipment configuration may also include several reactors or gas turbines.

図1は、300として全体を指定する、従来技術によるガス・汽力発電所の簡単な概略図を示す。   FIG. 1 shows a simplified schematic diagram of a prior art gas and steam power plant, designated as 300 as a whole.

ガス・汽力発電所300は、中央構成要素として、ガス・タービン1を備え、ガス・タービン1は、本明細書の上記で説明したように、圧縮段11及び膨張段12、並び圧縮段11と膨張段12との間に配置した燃焼室を備えるが、燃焼室は本明細書では個別に示さない。発電機Gはガス・タービン1により駆動する。ガス・タービン1は、圧縮段11で圧縮される燃焼支援ガスaを供給する。燃料bは、ガス・タービン1の燃焼室(図示せず)に給送し、燃焼室の圧力下、燃焼支援ガスaが生成した雰囲気中で燃焼させる。   The gas and steam power plant 300 includes a gas turbine 1 as a central component, and the gas turbine 1 includes a compression stage 11 and an expansion stage 12, and a compression stage 11 as described above in this specification. Although provided with a combustion chamber disposed between the expansion stage 12, the combustion chamber is not shown separately herein. The generator G is driven by the gas turbine 1. The gas turbine 1 supplies a combustion support gas a that is compressed in the compression stage 11. The fuel b is supplied to a combustion chamber (not shown) of the gas turbine 1 and burned in an atmosphere generated by the combustion support gas a under the pressure of the combustion chamber.

典型的には、燃焼は、著しい超化学量論的な酸素供給と共に、例えば約3のラムダ値で発生し、燃焼中に生じた、ガス・タービンの膨張段12で膨張可能になる燃焼排気ガスc(高温ガス)が、依然として相当な酸素含量を有するようにする。約21%の天然酸素含量を有する空気を燃焼支援ガスaとして使用した場合、燃焼排気ガスcは、依然として約14%の酸素含量を有する。   Combustion typically occurs at a lambda value of, for example, about 3 with significant superstoichiometric oxygen supply, and a combustion exhaust gas produced during combustion that can be expanded in the expansion stage 12 of the gas turbine. c (hot gas) still has a substantial oxygen content. When air having a natural oxygen content of about 21% is used as the combustion support gas a, the combustion exhaust gas c still has an oxygen content of about 14%.

例えば600℃の温度とすることができる燃焼排気ガスcは、ガス・汽力発電所300内の熱回収蒸気生成器5に供給する。典型的には、わずかな更なる燃料を熱回収蒸気生成器5に供給する、即ち、熱回収蒸気生成器5は、燃焼排気ガスcの顕熱を主に使用する。それに応じて冷却される燃焼排気ガスgは、熱回収蒸気生成器5から排出する。   For example, the combustion exhaust gas c that can be set to a temperature of 600 ° C. is supplied to the heat recovery steam generator 5 in the gas / steam power plant 300. Typically, a small amount of further fuel is supplied to the heat recovery steam generator 5, that is, the heat recovery steam generator 5 mainly uses the sensible heat of the combustion exhaust gas c. The combustion exhaust gas g cooled accordingly is discharged from the heat recovery steam generator 5.

図1のかなり簡単な図では、加圧蒸気fが生成される。典型的には、対応するガス・汽力発電所300では、加圧蒸気fを3つの圧力レベルで生成する。圧力レベルは、例えば、約130、30及び8バールであり、蒸気は、(「タッピング」によって)中間圧力レベル、中程度の圧力レベル、及び低圧力レベルでタービンから部分的に除去され、中程度の圧力レベルでの蒸気は、飽和蒸気温度(「中間過熱」)から開始して約570℃まで加熱する。この手順の目的は、可能な最小の温度差で燃焼排気ガスcから給水又は蒸気に熱を移送することによって、エクセルギー損失を最小にするためである。   In the fairly simple view of FIG. 1, pressurized steam f is generated. Typically, the corresponding gas and steam power plant 300 produces pressurized steam f at three pressure levels. The pressure levels are, for example, about 130, 30 and 8 bar, and steam is partially removed from the turbine at moderate pressure levels (by “tapping”), medium pressure levels, and low pressure levels, and moderate The steam at a pressure level of 1 starts at about 570 ° C. starting from the saturated steam temperature (“intermediate superheat”). The purpose of this procedure is to minimize exergy loss by transferring heat from the combustion exhaust gas c to the feed water or steam with the smallest possible temperature difference.

加圧蒸気fは、減圧タービン6(蒸気タービン)内で使用し、シャフト動力(機械動力)を生じさせる。次に、この動力が発電機Gによって電力に変換される。この発電機は、ガス・タービン1に結合している発電機Gと同じであっても、個別に設けてもよい。減圧蒸気流(図1では指定していない)は、例えば冷却水を使用して冷却器7で冷却する。得られた蒸気凝縮体は、(いわゆるボイラ給水ポンプを使用して)方法内で再利用する。   The pressurized steam f is used in the decompression turbine 6 (steam turbine) and generates shaft power (mechanical power). Next, this power is converted into electric power by the generator G. This generator may be the same as the generator G coupled to the gas turbine 1 or may be provided separately. The reduced-pressure steam flow (not specified in FIG. 1) is cooled by the cooler 7 using, for example, cooling water. The resulting vapor condensate is reused in the process (using a so-called boiler feed pump).

ガス・汽力発電所300の典型的な特性値を以下で示す。対応する変数は、100MWの正味電力のために示す。というのは、100MWの電力は、従来技術に対応する蒸気クラッキングの設備のサイズに必要な大きさであるためである。発電所の分野では、ガス・タービン単位につき80〜400MWの正味電力が典型的である。標準的な毎時約619,000立方メートル(Nm3/h)の燃料空気を燃焼支援ガスaとして使用し、燃料bの形態の下焚き出力は、約180MWである。対応する値を本明細書の以下の表に要約する。あらゆる切上げ誤差は、無視している。 Typical characteristic values of the gas / power plant 300 are shown below. The corresponding variable is shown for a net power of 100 MW. This is because the power of 100 MW is necessary for the size of the steam cracking equipment corresponding to the prior art. In the field of power plants, a net power of 80-400 MW per gas turbine unit is typical. Standard 619,000 cubic meters per hour (Nm 3 / h) of fuel air is used as the combustion support gas a, and the lower output of fuel b is about 180 MW. Corresponding values are summarized in the table below. Any rounding error is ignored.

図示のケースでは、典型的には約640,000Nm3/hの燃焼排気ガスcが生成される。このケースにおける冷却された燃焼排気ガスgの量も、熱回収蒸気生成器5内で更なる点火がない場合、約640,000Nm3/hである。 In the case shown, typically a combustion exhaust gas c of about 640,000 Nm 3 / h is produced. The amount of cooled combustion exhaust gas g in this case is also about 640,000 Nm 3 / h in the absence of further ignition in the heat recovery steam generator 5.

典型的には、ガス・タービン1の電気効率及びガス・タービン1に接続した発電機の電気効率は約0.36(36%)である。減圧タービン6の電気効率は、熱回収蒸気生成器5に供給されるエネルギーに基づき、約0.32であるか、又は合計使用エネルギーに基づき、約0.20である。減圧タービン6によって構成される対応するガス・汽力発電所の合計電力の割合も、図示の実施形態では例えば約0.36である。冷却器7を考慮に入れない熱効率は、実施形態では約0.82である。(熱効率は、凝結温度、蒸気量等によって異なり、約0.75から約0.85までの範囲内で変動する。)熱効率は、本発明のケースでは、特に意義のあるものではないことが多い。というのは、熱の大部分が煙道ガスから取られた場合でさえ、例えば、熱水又は高温蒸気を単に供給するだけでは、これらを高効率で使用できなければ、対応する設備の効率をほどんど増大させないためである。   Typically, the electrical efficiency of the gas turbine 1 and the electrical efficiency of the generator connected to the gas turbine 1 is about 0.36 (36%). The electrical efficiency of the vacuum turbine 6 is about 0.32 based on the energy supplied to the heat recovery steam generator 5, or about 0.20 based on the total energy used. The proportion of the total power of the corresponding gas / steam power plant constituted by the decompression turbine 6 is also about 0.36 in the illustrated embodiment, for example. The thermal efficiency that does not take into account the cooler 7 is about 0.82 in the embodiment. (The thermal efficiency varies depending on the condensation temperature, the amount of steam, etc., and varies within a range from about 0.75 to about 0.85.) Thermal efficiency is often not particularly significant in the case of the present invention. . This is because even if most of the heat is taken from flue gas, for example, simply supplying hot water or high temperature steam, if these cannot be used with high efficiency, the efficiency of the corresponding equipment will be reduced. This is because it does not increase almost.

この背景に対する、ガス・タービン1に結合している発電機G内の燃料bの約180MWの下焚き出力のうち、約64MWは、電力として得られ、約112MWは、顕熱として燃焼排気ガスcに移送され、熱損失は、典型的には、約3MWに相当する。次に、燃焼排気ガスc内の約112MWの知覚できる熱のうち、典型的には、約3MWは、冷却燃焼排気ガスg内に留まり、冷却燃焼排気ガスgは、約128℃の温度まで冷却する。残りの約80MWのうち、36MWは、減圧タービン6に結合している発電機G内で電力として得られ、約44MWは、冷却器7内で排出する。   Of this, about 64 MW of the lower output of about 180 MW of the fuel b in the generator G coupled to the gas turbine 1 is obtained as electric power, and about 112 MW is the combustion exhaust gas c as sensible heat. The heat loss typically corresponds to about 3 MW. Next, of the approximately 112 MW perceptible heat in the combustion exhaust gas c, typically about 3 MW remains in the cooled combustion exhaust gas g, which is cooled to a temperature of about 128 ° C. To do. Of the remaining approximately 80 MW, 36 MW is obtained as power in the generator G coupled to the decompression turbine 6, and approximately 44 MW is discharged in the cooler 7.

2つの発電機Gのために約180MWの合計加熱出力及び約100MWの電力を用いると、ガス・汽力発電所300の合計電気効率は、実施形態では約0.56である。試運転では、最大0.61までの効率が大型ガス・汽力発電所で達成されたが(約800MW出力の場合)、この効率は冷却水がより温まると著しく低下する。   Using a total heating power of about 180 MW and power of about 100 MW for the two generators G, the total electrical efficiency of the gas and steam power plant 300 is about 0.56 in an embodiment. In trial operation, efficiencies up to 0.61 have been achieved in large gas and steam power plants (in the case of about 800 MW output), but this efficiency drops significantly as the cooling water gets warmer.

図2は、従来技術による点火反応器を簡単な概略図で示し、反応器を全体に2として指定する。既に説明したように、この種の点火反応器は、典型的には、例えば蒸気クラッキングによって炭化水素又は合成ガスを生成するために使用することができる。対応する反応器2は、一般に公知であるように、典型的には、放射線区域21及び対流区域22を備える。放射線区域21では、典型的には、燃料dを供給するいくつかのバーナ(図示せず)を配置する。燃焼は、燃焼支援ガスeの供給によって可能になる。放射線区域21及び対流区域22には、典型的には、対応するバーナによって外部から加熱される反応管がある。   FIG. 2 shows a simplified schematic diagram of a prior art ignition reactor, designated as 2 as a whole. As already explained, this type of ignition reactor can typically be used to produce hydrocarbons or synthesis gas, for example by steam cracking. Corresponding reactors 2 typically comprise a radiation zone 21 and a convection zone 22 as is generally known. In the radiation area 21, several burners (not shown) that supply fuel d are typically arranged. Combustion is enabled by supplying the combustion support gas e. In the radiation zone 21 and the convection zone 22 there are typically reaction tubes heated from the outside by corresponding burners.

点火反応器2でも同様に、加圧蒸気fの生成のために廃熱の大部分を使用するが、加圧蒸気fは、典型的には、十分な程度の電気エネルギーの発電効率で使用するには比較的適していない。図2に示す典型的な点火反応器2からの加圧蒸気fの利用価値がより乏しいのは、温度が比較的低いこと、及び圧力が比較的低いこと、及び1蒸気レベルしか実現しない(したがって、蒸気発電の間、エクセルギー損失が比較的大きい)という事実によるものである。典型的なガス・汽力発電所、例えば図1に示すガス・汽力発電所300内では、加圧蒸気fは、130バール、570℃で得られるが、図2に示す点火反応器2からの加圧蒸気fの圧力は、典型的には、120バールにすぎず、その温度は典型的には、520℃にすぎない。典型的には、点火反応器2からの対応する加圧蒸気fを使用して、(例えば蒸気クラッキング装置内で)シャフト動力を回復させ、加熱蒸気として使用する。ここでも、冷却燃焼排気ガスgが得られる。   Similarly, the ignition reactor 2 uses most of the waste heat for the generation of the pressurized steam f, but the pressurized steam f is typically used with a sufficient generation efficiency of electric energy. Is relatively unsuitable. The less useful value of pressurized steam f from the typical ignition reactor 2 shown in FIG. 2 is that the temperature is relatively low and the pressure is relatively low, and only one steam level is achieved (thus, This is due to the fact that exergy loss is relatively large during steam power generation). In a typical gas / steam power plant, for example, the gas / steam power plant 300 shown in FIG. 1, the pressurized steam f is obtained at 130 bar and 570 ° C., but it is heated from the ignition reactor 2 shown in FIG. The pressure of the pressurized steam f is typically only 120 bar and its temperature is typically only 520 ° C. Typically, the corresponding pressurized steam f from the ignition reactor 2 is used to recover shaft power (eg, in a steam cracking device) and use it as heated steam. Here too, the cooled combustion exhaust gas g is obtained.

対応するエネルギー・バランスの考慮事項において、燃料dの形態の約1,000MWの下焚き出力(典型的には、いくつかの反応器にわたり分散される)を仮定し、例えば約1,067,000Nm3/hの燃焼空気を燃焼支援ガスeとして、約0.42の典型的な放射線区域効率(蒸気クラッキング方法で使用する反応器の典型的な値である)で放射線区域21内に供給すること仮定すると、約512MW又は約595t/hの加圧蒸気fを反応器2からの廃熱から得ることができる。約60MWは、冷却煙道ガスgに入り、冷却煙道ガスgは、約1,172,000Nm3/hの量及び約128℃の温度で除去される。「消失した」428MWの加熱出力は、管側処理ガス中の化学結合エネルギー及び顕熱の形態で排出され、即ち、煙道ガス流ではなく、反応器2の反応区域から排出される。この値は、同じ量の反応生成物が生成されるので、本明細書で例として提供する以下の図面における全ての反応器2で同じである。 In corresponding energy balance considerations, assuming a lower power of about 1,000 MW in the form of fuel d (typically distributed across several reactors), for example about 1,067,000 Nm 3 / h of combustion air as combustion support gas e is fed into the radiation zone 21 with a typical radiation zone efficiency of about 0.42, which is a typical value for a reactor used in a steam cracking process. Assuming that about 512 MW or about 595 t / h of pressurized steam f can be obtained from the waste heat from the reactor 2. About 60 MW enters the cooling flue gas g, which is removed in an amount of about 1,172,000 Nm 3 / h and a temperature of about 128 ° C. The “disappeared” 428 MW heating power is exhausted in the form of chemical binding energy and sensible heat in the tube side process gas, ie, from the reaction zone of the reactor 2 rather than the flue gas stream. This value is the same for all reactors 2 in the following figures provided as examples herein, since the same amount of reaction product is produced.

図3は、全体を400で指定する、従来技術によるガス・タービン1及び点火反応器2を有する複合設備の簡単な概略図である。そのような設備400を設ける基本概念は、ガス・汽力発電所、例えば図1に示すガス・汽力発電所300と同様に、ガス・タービン1からの燃焼排気ガスcの顕熱を、対応する燃焼反応器2内で使用することである。これは、ガス・タービン1内の著しい超化学量論的な燃焼の結果として、燃焼排気ガスcが依然として相当の酸素含量を有するという上述の事実を利用するものである。それでも、図示の実施形態では、更なる燃焼支援ガスd、例えば空気は、例えば送風器3により燃焼排気ガスc中に給送される。   FIG. 3 is a simplified schematic diagram of a combined facility having a gas turbine 1 and an ignition reactor 2 according to the prior art, designated generally as 400. The basic concept of providing such a facility 400 is that the sensible heat of the combustion exhaust gas c from the gas turbine 1 is converted to the corresponding combustion, as in the gas / steam power plant, for example, the gas / steam power plant 300 shown in FIG. It is to be used in the reactor 2. This takes advantage of the above-mentioned fact that the combustion exhaust gas c still has a substantial oxygen content as a result of significant superstoichiometric combustion in the gas turbine 1. Nevertheless, in the illustrated embodiment, a further combustion support gas d, for example air, is fed into the combustion exhaust gas c by means of a blower 3, for example.

この更なる供給は、反応器2内の燃焼を調整する更なる調整変数をもたらすのに役立つ。   This further supply serves to provide further adjustment variables for adjusting the combustion in the reactor 2.

しかし、従来技術によるこの種の複合設備400の著しい欠点は、点火反応器2内の放射線区域21における放射線区域効率が著しく低下することである。例えば図2に示す自立運転反応器2と比較すると、放射線区域効率は、例えば約0.42から約0.37まで減少する。このことは、特に、燃焼排気ガスcが例えば約600℃の比較的高温を有しているにもかかわらず、燃焼排気ガスcの例えば約14%の酸素含量は、それでも、典型的に使用する燃焼空気等の燃焼支援ガスの酸素含量を著しく下回るという事実のためだと考えることができる。このことは、更なる燃焼空気dの供給によっても、対応する燃焼支援ガスの供給によっても、(少なくとも、非常に高価な酸素濃縮を用いない限りは)補償することはできない。約21%の酸素を含有する空気を燃焼支援ガスdとして図2に示す、自立運転式に動作する反応器2内で使用する場合、反応器2の放射線区域21内での燃焼によって約2,000℃の断熱燃焼温度を依然として達成することができる。対照的に、図3に示す設備400では、放射線区域21内での断熱燃焼温度は、上記した状況のために約1,750℃に制限される。このことは、上述のより乏しい放射線区域の効率に直接反映する。   However, a significant disadvantage of this type of combined equipment 400 according to the prior art is that the radiation zone efficiency in the radiation zone 21 in the ignition reactor 2 is significantly reduced. Compared to, for example, the self-sustained reactor 2 shown in FIG. 2, the radiation zone efficiency is reduced, for example, from about 0.42 to about 0.37. This is particularly true, even though the combustion exhaust gas c has a relatively high temperature of, for example, about 600 ° C., an oxygen content of, for example, about 14% of the combustion exhaust gas c is still typically used. This can be attributed to the fact that the oxygen content of combustion assisting gases such as combustion air is significantly below. This cannot be compensated for by further supply of combustion air d or a corresponding supply of combustion assisting gas (at least unless very expensive oxygen enrichment is used). When air containing about 21% oxygen is used as a combustion assisting gas d in the reactor 2 operating in a self-supporting manner, shown in FIG. An adiabatic combustion temperature of 000 ° C. can still be achieved. In contrast, in the installation 400 shown in FIG. 3, the adiabatic combustion temperature within the radiation zone 21 is limited to about 1,750 ° C. due to the situation described above. This directly reflects the efficiency of the poorer radiation area described above.

エネルギー・バランスの面から見ると、燃焼支援ガスa中に含有される化学エネルギーの相当な割合がガス・タービン1内で除去され、したがって、その後、燃焼排気ガスc中ではもはや使用することはできない。   In terms of energy balance, a substantial proportion of the chemical energy contained in the combustion support gas a is removed in the gas turbine 1 and can therefore no longer be used in the combustion exhaust gas c thereafter. .

次に、1,000MWの出力で、ガス・タービン出力を最大に使用する、即ち、調整のための更なる燃焼排気ガスdを最小に使用して、蒸気クラッキング動作のための1つ以上の反応器のガス・タービン上流の例示的データを提供する。例えば約1,132,000Nm3/hの燃焼空気を燃焼支援ガスaとしてこの種の設備400内で使用する場合、及び約340MWの下焚き出力を燃料bの形態で使用した場合、約118MWの電力を、ガス・タービン1に結合している発電機G内で既に説明した効率レベルで得ることができる。約224MWが顕熱として燃焼排気ガスc内を通過する。特に発電機G、補助機器及びガス・タービンのオイル冷却器で約5MWの損失を受ける。燃焼排気ガスcは、約1,170,000Nm3/hの量で生成される。 Next, at a power of 1,000 MW, one or more reactions for steam cracking operation using the gas turbine power at its maximum, i.e. using the additional combustion exhaust gas d for adjustment at a minimum. Provides exemplary data upstream of the gas turbine of the vessel. For example, when combustion air of about 1,132,000 Nm 3 / h is used as a combustion support gas a in this type of equipment 400, and when a lower output of about 340 MW is used in the form of fuel b, about 118 MW Electric power can be obtained at the efficiency levels already described in the generator G coupled to the gas turbine 1. About 224 MW passes through the combustion exhaust gas c as sensible heat. In particular, the generator G, auxiliary equipment, and gas turbine oil coolers suffer about 5 MW of loss. The combustion exhaust gas c is generated in an amount of about 1,170,000 Nm 3 / h.

図示の実施形態では、例えば約189,000Nm3/hの燃料空気を燃焼支援ガスdとして使用する。燃料eの形態の下焚き出力は、約922MWである。したがって、使用する燃料b及びeの形態の合計加熱出力は、約1,270MWに達し、放射線区域21内で利用可能な燃焼排気ガスcの顕熱からの加熱出力、及び燃料eの形態の下焚き出力からの加熱出力は、約1,147MWである。このうち、約650MWが加圧蒸気fの形態で約756t/hの量で回収され、約69MWは、冷却煙道ガスg中に入り、冷却煙道ガスgは、前述のように、約128℃で除去される。したがって、図2に示す上述の自立運転反応器2の約1,172,000Nm3/hと比較すると、冷却煙道ガスgの量は、約1,457,000Nm3/hである。ここでも、428MWは、化学結合エネルギー及び顕熱として管側処理ガス中に排出される。というのは、同じ量の反応生成物が、図2による反応器2の場合のように管側処理ガス中で生成されるためである。 In the illustrated embodiment, for example, about 189,000 Nm 3 / h of fuel air is used as the combustion support gas d. The lower output of fuel e is about 922 MW. Thus, the total heating power in the form of the fuels b and e used reaches about 1,270 MW, and the heating power from the sensible heat of the combustion exhaust gas c available in the radiation zone 21 and under the form of the fuel e The heating output from the soot output is about 1,147 MW. Of this, about 650 MW is recovered in the form of pressurized steam f in an amount of about 756 t / h, about 69 MW enters the cooling flue gas g, and the cooling flue gas g is about 128 as described above. Removed at ° C. Therefore, the amount of cooling flue gas g is about 1,457,000 Nm 3 / h compared to about 1,172,000 Nm 3 / h of the above-mentioned self-operating reactor 2 shown in FIG. Again, 428 MW is discharged into the tube-side process gas as chemical binding energy and sensible heat. This is because the same amount of reaction product is produced in the tube-side process gas as in the case of the reactor 2 according to FIG.

既に述べたように、放射線区域21の放射線区域効率は、約0.37に低下する。(加圧蒸気fからの)蒸気発電の効率レベルは約0.51であり、全体の熱効率は約0.94である。(放射線区域21内の処理ガスに入る熱の一部は、蒸気発電のために使用する。したがって、2つの効率レベルを一緒に加えてはならない、又は互いに補い、特定の熱効率を与える必要はない。処理ガスにより排出される熱及び化学結合エネルギーの量は、合計エネルギー・バランスからは抜けている。しかし、これらの値は、添付の図面に示す全ての反応器2でも同一である。)   As already mentioned, the radiation area efficiency of the radiation area 21 is reduced to about 0.37. The efficiency level of steam power generation (from pressurized steam f) is about 0.51, and the overall thermal efficiency is about 0.94. (Some of the heat entering the process gas in the radiation zone 21 is used for steam power generation. Therefore, the two efficiency levels should not be added together or supplemented with each other to give a specific thermal efficiency. The amount of heat and chemical bond energy discharged by the process gas is out of the total energy balance, but these values are the same for all reactors 2 shown in the accompanying drawings.

図4は、本発明の一実施形態によるガス・タービン1及び点火反応器2を有する複合装置を簡単な概略図で示し、装置は、全体を100として指定する。   FIG. 4 shows, in a simplified schematic diagram, a combined apparatus having a gas turbine 1 and an ignition reactor 2 according to an embodiment of the present invention, the apparatus being designated as 100 in its entirety.

既に何回か述べた本発明の主要な態様は、予熱ユニット4の使用であり、予熱ユニット4により、反応器2内に供給する燃焼支援ガスbを予熱する。図4に示す実施形態では、ガス・タービン1からの全ての燃焼排気ガスcは、予熱ユニット4を通るが、燃焼排気ガスcの一部分のみを使用することも可能である。予熱ユニット4を添付の図5に示す。例えば1つ以上の適切に構成した熱交換器を備え得る予熱ユニット4により、燃焼排気ガスCの顕熱は、燃焼支援ガスdに移送することができる。   The main aspect of the present invention that has already been described several times is the use of the preheating unit 4, which preheats the combustion support gas b supplied into the reactor 2. In the embodiment shown in FIG. 4, all the combustion exhaust gas c from the gas turbine 1 passes through the preheating unit 4, but it is also possible to use only a part of the combustion exhaust gas c. The preheating unit 4 is shown in FIG. For example, the sensible heat of the combustion exhaust gas C can be transferred to the combustion support gas d by means of a preheating unit 4 which can comprise one or more appropriately configured heat exchangers.

このことは、高い酸素含量を依然として有する燃焼空気等の燃焼支援ガスdを反応器2内に供給できるが、同時に、燃焼支援ガスdを燃焼排気ガスcの顕熱で加熱できるという特別な利点を有する。驚くべきことに、このことは、図3に示す対応する結合設備400の反応器との比較のみならず、図2に示す自立運転反応器2と比較しても、反応器2の放射線区域21の放射線区域効率を実質的に増大させることが発見された。経験則として、10℃の予熱は、0.2%の放射線区域効率の増加をもたらす。   This has the special advantage that the combustion support gas d such as combustion air, which still has a high oxygen content, can be fed into the reactor 2, but at the same time the combustion support gas d can be heated with the sensible heat of the combustion exhaust gas c. Have. Surprisingly, this is not only in comparison with the reactor of the corresponding coupling facility 400 shown in FIG. 3, but also in the radiation zone 21 of the reactor 2 in comparison with the self-operating reactor 2 shown in FIG. Has been found to substantially increase the radiation area efficiency. As a rule of thumb, preheating at 10 ° C. results in a 0.2% increase in radiation area efficiency.

図4に示す装置100では、約0.47の放射線区域効率レベルは、放射線区域内で得られる。約383,000Nm3/hの燃焼空気を燃焼支援ガスaとして使用し、約108MWの下焚き出力を流れbの形態で使用する場合、ガス・タービン1又は対応する発電機Gで約40MWの電力を得ることができる。燃焼排気ガスcは、約656℃であり(これは、例として与える値であり、典型的な値は550〜700℃である)、約76MWの顕熱に対応する。次に、予熱ユニット4の下流では、燃焼排気ガスcの温度は、依然として105℃であり、約10MWの顕熱に相当する。 In the apparatus 100 shown in FIG. 4, a radiation zone efficiency level of about 0.47 is obtained in the radiation zone. When combustion air of about 383,000 Nm 3 / h is used as combustion support gas a and a lower output of about 108 MW is used in the form of flow b, about 40 MW of power is generated by gas turbine 1 or corresponding generator G. Can be obtained. The combustion exhaust gas c is about 656 ° C. (this is an example value, typical values are 550-700 ° C.), corresponding to a sensible heat of about 76 MW. Next, downstream of the preheating unit 4, the temperature of the combustion exhaust gas c is still 105 ° C., corresponding to sensible heat of about 10 MW.

冷却燃焼排気ガスの温度(煙道ガス温度)は、典型的には、いわゆる「硫黄露点」によって決定する。この温度で、水性硫酸が濃縮され、深刻な腐食が生じる。硫黄露点は、(蒸気クラッキング反応器における)1.1のラムダ値よりも(ガス・タービンの煙道ガスのような)3のラムダ値では著しく低い。というのは、比例して、よりわずかな量の(典型的には硫黄含有)燃料又は燃焼生成物が存在するためである。典型的な加熱ガスの例示的な値は、一方では105℃であり、他方では128℃である。   The temperature of the cooled combustion exhaust gas (flue gas temperature) is typically determined by the so-called “sulfur dew point”. At this temperature, aqueous sulfuric acid is concentrated and severe corrosion occurs. The sulfur dew point is significantly lower at a lambda value of 3 (such as gas turbine flue gas) than at a lambda value of 1.1 (in the steam cracking reactor). This is because, in proportion, there is a smaller amount (typically sulfur-containing) fuel or combustion product. An exemplary value for a typical heated gas is 105 ° C. on the one hand and 128 ° C. on the other hand.

燃焼排気ガスcの量は、約395,000Nm3/hである。これに加えて、約879,000Nm3/hの燃焼空気を燃焼支援ガスとして、蒸気dの形態で例えば約28℃で供給し、予熱ユニット4内でこの燃焼空気を286℃まで加熱し(約66MWの顕熱に対応する)、燃料eの形態の下焚出力が約824MWである場合、利用可能な合計加熱出力は約942MWであり、反応器2内で利用可能な加熱出力は約890MWである。これら約890MWのうち、約462MWの残分は、約0.47の放射線区域効率で生成され、このうち、約408MWは、約475t/hで加圧蒸気fの形態で得られ、約54MWは、約128℃又は約966,000Nm3/hで冷却煙道ガスgの形態で得られる。 The amount of combustion exhaust gas c is about 395,000 Nm 3 / h. In addition to this, combustion air of about 879,000 Nm 3 / h is supplied as a combustion support gas in the form of steam d, for example, at about 28 ° C., and this combustion air is heated to 286 ° C. in the preheating unit 4 (about If the lower power of the fuel e form is about 824 MW, the total heating power available is about 942 MW, and the heating power available in the reactor 2 is about 890 MW. is there. Of these about 890 MW, the remainder of about 462 MW is produced with a radiation zone efficiency of about 0.47, of which about 408 MW is obtained in the form of pressurized steam f at about 475 t / h and about 54 MW is At about 128 ° C. or about 966,000 Nm 3 / h in the form of cooled flue gas g.

対応する装置100では、燃焼支援ガスdは、表のみで図示するように、著しくより高温まで予熱することができる(以下を参照)。   In the corresponding device 100, the combustion assisting gas d can be preheated to significantly higher temperatures (see below), as illustrated in the table only.

図5は、本発明の別の実施形態によるガス・タービン1及び点火反応器2を有する複合装置を簡単な概略図で示し、装置は、全体を200として指定する。装置200は、燃焼排出ガスc流の一部のみが予熱ユニット4を通るという点で図4に示す装置100とは異なる。この部分流を装置200ではc’と指定する。本明細書ではc’’と指定する別の部分流は、燃焼支援ガスdと組み合わせる。このことは、設備200に特に柔軟な動作をもたらすか、又は説明したように、反応器2の動作条件は、図2に示す自立運転反応器2の動作条件に近似させることができる。   FIG. 5 shows, in a simplified schematic diagram, a combined device having a gas turbine 1 and an ignition reactor 2 according to another embodiment of the present invention, the device being designated as 200 in its entirety. The apparatus 200 differs from the apparatus 100 shown in FIG. 4 in that only a part of the combustion exhaust gas c flow passes through the preheating unit 4. This partial flow is designated as c ′ in the apparatus 200. Another partial flow, designated herein as c ″, is combined with the combustion support gas d. This provides a particularly flexible operation for the facility 200 or, as explained, the operating conditions of the reactor 2 can be approximated to the operating conditions of the self-sustaining reactor 2 shown in FIG.

図5による本発明の対応する実施形態又は設備200は、特に、部分流c’及びc’’を調節可能な量で供給することを含むことができ、燃焼排気ガスcの熱供給及び/又は反応器2内の熱要件それぞれに対し適合可能にする。同様に、設備200の特性値の例を以下に示す。   Corresponding embodiment or installation 200 of the invention according to FIG. 5 may in particular comprise supplying the partial flows c ′ and c ″ in adjustable amounts, and providing a heat supply of combustion exhaust gas c and / or It can be adapted to each thermal requirement in the reactor 2. Similarly, examples of characteristic values of the facility 200 are shown below.

燃焼空気を燃焼支援ガスaとして約1,035,000Nm3/hの量で設備200内に供給し、約318MWの燃料dの形態の下焚出力を使用する場合、約107.8MWの電力を、ガス・タービン1において約0.34の効率レベルで生成することができる。対応する設備の電気効率は、簡単な発電所のガス・タービンの電気効率よりもいくぶん低下する(図1に関連する説明を参照:図1での効率レベルは0.36である)。というのは、更に、反応器2を通る圧力損失を克服する必要があるためである。 When combustion air is supplied into the facility 200 as a combustion support gas a in an amount of about 1,035,000 Nm 3 / h and the lower power output in the form of fuel d of about 318 MW is used, about 107.8 MW of power is consumed. The gas turbine 1 can produce an efficiency level of about 0.34. The electrical efficiency of the corresponding installation is somewhat lower than that of a simple power plant gas turbine (see description associated with FIG. 1; efficiency level in FIG. 1 is 0.36). This is because it is further necessary to overcome the pressure loss through the reactor 2.

燃焼排出ガスc全体では、顕熱は留まり、約211MWに相当する。約77MWの熱量に相当する部分流c’を供給した場合、約67MWに相当する顕熱は、この部分流c’により燃焼空気に移送することができ、この燃焼空気は、この場合、燃焼支援ガスdとして予熱ユニット4内で使用する。予熱ユニット4の下流では、約10MWの顕熱が部分流c’内に留まり、部分流c’は、毎時約391,000Nm3/hの量で供給され、これは、約656℃から105℃までの温度低下に相当する(硫黄露点の主題に対する図4に関する説明を参照)。 In the entire combustion exhaust gas c, sensible heat remains, which corresponds to about 211 MW. When a partial flow c ′ corresponding to a heat quantity of about 77 MW is supplied, sensible heat corresponding to about 67 MW can be transferred to the combustion air by this partial flow c ′, which in this case is a combustion assist The gas d is used in the preheating unit 4. Downstream of the preheating unit 4, about 10 MW of sensible heat remains in the partial stream c ′, which is supplied in an amount of about 391,000 Nm 3 / h, which is about 656 ° C. to 105 ° C. (See the description for FIG. 4 for the subject of sulfur dew point).

既に述べたように、燃焼空気は、例えば、送風器3により、燃焼支援ガスdとして約28℃の温度(例として周囲温度)で供給する。燃焼空気の量は、例えば約397,000Nm3/hである。予熱ユニット4では、燃焼空気を約627℃に加熱し、これは、流c’の約67MWに相当する。燃焼排気ガスcの部分流c’’は、約679,000Nm3/hの量で供給し、これは、約134MWの顕熱に相当する。更に、約799MWに相当する燃料eを反応器2に供給する。 As already described, the combustion air is supplied, for example, by the blower 3 at a temperature of about 28 ° C. (eg, ambient temperature) as the combustion support gas d. The amount of combustion air is, for example, about 397,000 Nm 3 / h. In the preheating unit 4, the combustion air is heated to about 627 ° C., which corresponds to about 67 MW of stream c ′. The partial flow c ″ of the combustion exhaust gas c is supplied in an amount of about 679,000 Nm 3 / h, which corresponds to a sensible heat of about 134 MW. Further, a fuel e corresponding to about 799 MW is supplied to the reactor 2.

したがって、全体として、約1,000MWの加熱出力が反応器2内で利用可能であり、全体として、約1,118MWの加熱出力が設備200内で利用可能である。部分流c’及びc’’を適切に調節することにより、約0.42の放射線区域効率を反応器2の放射線区域21内で達成することができ、これは、図2に示す自立運転反応器2の効率に正確に相当する。512MWは、約595t/hで供給される加圧蒸気f中に留まり、約60MWは冷却燃焼排気ガスc中に留まり、このうち約1,172,000Nm3/hが128℃で供給される。 Accordingly, a total heating power of about 1,000 MW is available in the reactor 2 and a total heating power of about 1,118 MW is available in the facility 200 as a whole. By appropriately adjusting the partial flows c ′ and c ″, a radiation zone efficiency of about 0.42 can be achieved in the radiation zone 21 of the reactor 2, which is the self-sustaining reaction shown in FIG. This corresponds exactly to the efficiency of the vessel 2. 512 MW remains in the pressurized steam f supplied at about 595 t / h, and about 60 MW remains in the cooled combustion exhaust gas c, of which about 1,172,000 Nm 3 / h is supplied at 128 ° C.

以下の表1から5では、図1から図5に関して既に述べた流量及びエネルギー含量を再度示し、図4、又は図4に示す設備100に関して、表4A及び4Bは、2つの動作ケース、即ち、燃焼支援ガスdを286℃に予熱する場合(従来の工程管理を反応器2内で行うことができる場合;上記参照)、及び498℃まで予熱する場合(部分過熱のみ又は給送流の外部/間接予熱により、蒸気生成等の反応器2に対して更なる工程変更を行う必要がある場合)を示す。いずれのケースも、空気を燃焼支援ガスa又はdとして使用し、(残留)ガスは燃料として使用する。指定の値は、概算値であると理解すべきであり、あらゆる切上げ誤差は、無視している。燃焼排気ガスcの加熱出力及び冷却燃焼排気ガスgの加熱出力は、顕熱に対応し、加圧蒸気fの加熱出力は、顕熱と蒸発エンタルピーの和に対応する。   In the following Tables 1 to 5, the flow rate and energy content already described with respect to FIGS. 1 to 5 are shown again, and for the installation 100 shown in FIG. 4 or FIG. 4, Tables 4A and 4B show two operating cases: When the combustion support gas d is preheated to 286 ° C. (when conventional process control can be performed in the reactor 2; see above), and when preheated to 498 ° C. (partial overheating only or outside the feed stream / In the case of further process change to the reactor 2 such as steam generation by indirect preheating). In either case, air is used as the combustion support gas a or d, and (residual) gas is used as fuel. The specified value should be understood as an approximation and any rounding error is ignored. The heating output of the combustion exhaust gas c and the heating output of the cooling combustion exhaust gas g correspond to sensible heat, and the heating output of the pressurized steam f corresponds to the sum of sensible heat and evaporation enthalpy.

Figure 2017535706
Figure 2017535706
Figure 2017535706
Figure 2017535706
Figure 2017535706
Figure 2017535706

以下の表6Aから6Cは、本発明の互いに対する利点を示す比較可能な方法を表す。全ての表では、同じ電流量(表内の「電流生成」の列)は、全体として設備内で生成すべきであり、同量の反応生成物(この場合は炭化水素エチレン、表内の「エチレン生成」の列)は、反応器2内で生成するものとする。上記の図面の説明、特に図面の説明の導入段落を明確に参照されたい。   Tables 6A through 6C below represent comparable ways of illustrating the advantages of the present invention over each other. In all tables, the same amount of current ("Current Generation" column in the table) should be generated in the facility as a whole, and the same amount of reaction product (in this case hydrocarbon ethylene, " “Ethylene production” column) is produced in the reactor 2. Reference should be made explicitly to the above description of the drawings, in particular to the introductory paragraph of the drawing description.

更に、電流を加圧蒸気fで生成することを仮定する。このことは、主に、電気効率及び上記定義の意味における「効率」の点での方法の比較可能性の改良に役立つ。したがって、表内の「電流生成」の列又はその中に示される値は、520℃、120バールでの加圧蒸気fの0.24という典型的な電気効率を仮定して、加圧蒸気fから生成した電流も包含する。   Assume further that the current is generated by pressurized steam f. This mainly serves to improve the comparability of the methods in terms of electrical efficiency and “efficiency” in the sense of the above definition. Thus, the “current generation” column in the table, or the value shown therein, assumes a typical electrical efficiency of 0.24 for pressurized steam f at 520 ° C. and 120 bar, and pressurized steam f It also includes currents generated from

表の行1(「反応器、電源電流」)は、電源により供給する電流の値、及び図2による自立運転式に動作する反応器2の値を含む。電源から供給される電流の生成のために、0.33の効率を仮定する。この値は、従来の電源からの電流の典型的な評価数に対応する(即ち、供給業者による発電所網上の平均的な電気効率であり、供給業者には、全ての種類の旧来、新規発電所、即ち、純(石炭)汽力発電所及びガス・汽力発電所を含み、全ての電線損失を含む)。したがって、電流は、加圧蒸気fから生成しない場合、行1による電源から供給される。   Row 1 of the table (“Reactor, power supply current”) contains the value of the current supplied by the power supply and the value of the reactor 2 operating in a self-sustaining manner according to FIG. An efficiency of 0.33 is assumed for the generation of current supplied from the power source. This value corresponds to a typical rating of current from a conventional power source (ie, the average electrical efficiency on the power plant network by the supplier, which includes all types of old and new Power stations, including pure (coal) steam power stations and gas and steam power stations, including all wire losses). Thus, current is supplied from the power supply according to row 1 if it is not generated from pressurized steam f.

電源から供給されるこの割合の電流を生成するのに必要となる0.33の効率レベルに対応する点火出力は、必要な合計加熱出力に含め(表内の「合計加熱出力」の列)、合計加熱出力は、反応器2の加熱出力に加えて、方法を比較可能にするために必要とされる。この加熱出力は、加熱出力に正規化した加熱出力として、更に示す(表内の「加熱出力%」の列)。   The ignition output corresponding to the efficiency level of 0.33 required to generate this percentage of current supplied by the power source is included in the total heating output required ("Total heating output" column in the table), The total heating power is required in addition to the heating power of the reactor 2 to make the methods comparable. This heating output is further shown as a heating output normalized to the heating output ("heating output%" column in the table).

表の行2(「反応器、ガス・汽力発電所」)は、表の行1で既に指定しているように、例えば、図1による個別のガス・汽力発電所と、図2による自立運転反応器2との組合せの値をもたらす。ガス・汽力発電所内の電流生成に必要な加熱出力は、ここでは0.56と仮定している全体の電気効率によって異なり(図1に関する注釈を参照)、上記表の列で述べた合計加熱出力に(反応器2の加熱出力に加えて)含める。   Row 2 of the table (“Reactor, Gas / Steam Power Plant”), as already specified in Row 1 of the table, for example, individual gas / steam power plant according to FIG. This results in a combination value with reactor 2. The heating power required to generate the current in the gas-power plant depends on the overall electrical efficiency, which is assumed here to be 0.56 (see note on Fig. 1), the total heating power mentioned in the above table column (In addition to the heating power of reactor 2).

行1及び2を一緒に見ると、電源から取得した電流(表の行1)、又はガス・汽力発電所で生成した電流(表の行2)を含む同じ電力生成(表内の「電流生成」の列)、及び同じ生成量の反応生成物エチレンに関し、必要な加熱出力の減少は、異なる電気効率(ガス・汽力発電所の電流生成では0.56の全体電気効率、図1に対するコメントを参照;典型的な電源電流では0.33、上記を参照)を元に、表の行2に従って直ちに達成できることを示す。   Looking at rows 1 and 2 together, the same power generation (current generation in the table), including the current obtained from the power source (row 1 in the table) or the current generated at the gas and steam power plant (row 2 in the table) Column), and for the same production amount of reaction product ethylene, the reduction in required heating power is due to different electrical efficiencies (overall electric efficiency of 0.56 for current generation in gas and steam power plants, comment on Figure 1). (See reference; 0.33 for typical power supply current, see above) indicates that it can be achieved immediately according to row 2 of the table.

同じ量の反応生成物エチレンに基づく方法の特定のエネルギー消費(表内の「特定のエネルギー消費」の列)は、それに応じて減少し、このため、本明細書の上記で説明した意味における方法の「エネルギー効率」は、それに応じて増大する。反応器2に関連する効率レベルは、反応器2が自立運転で十分に動作し続けるため、変化しない。   The specific energy consumption of the process based on the same amount of reaction product ethylene ("Specific energy consumption" column in the table) is reduced accordingly, and thus the process in the sense described above in this specification. The “energy efficiency” increases accordingly. The efficiency level associated with reactor 2 does not change because reactor 2 continues to operate satisfactorily in self-sustaining operation.

表6Aでは、上記で説明した表の行1及び2の値は、行3(「図3による複合設備400」)において、合計電流生成が152MWと仮定して、図3による複合設備400に関連する値と比較する。表の行3によれば、152MWのうち、118MWは、ガス・タービン1によって生成し、34MWは、加圧蒸気fから、対応する(低い)効率で生成すると仮定し(この簡略化は、比較の目的のためであり、実際の加圧蒸気fの使用が典型的にはシャフト動力を直接使用して圧縮器又はポンプを駆動するものである。いずれの場合も、発電機の典型的には1%の限界損失とは別に、電力に対応する)。   In Table 6A, the values in rows 1 and 2 of the table described above are related to the complex facility 400 according to FIG. 3, assuming that the total current generation is 152 MW in row 3 (“complex facility 400 according to FIG. 3”). Compare with the value you want. According to row 3 of the table, out of 152 MW, 118 MW is generated by the gas turbine 1 and 34 MW is generated from the pressurized steam f with a corresponding (low) efficiency (this simplification is a comparison The actual use of pressurized steam f is typically used to drive the compressor or pump directly using shaft power, in either case typically the generator Apart from 1% marginal loss, it corresponds to electricity).

約0.42から約0.37まで劣化した放射線区域効率のために、この場合、増大した加熱出力は、同じ量の反応生成物のために反応器2内で使用しなければならない。このために、表の列3による加熱出力は、全体で1,270MWであり、このことは、明らかに、表の列2に対する0.1%の限界改良だけでなく、表の列1に対する著しい改良も表す。   Due to the radiation zone efficiency degraded from about 0.42 to about 0.37, in this case, increased heating power must be used in the reactor 2 for the same amount of reaction product. For this reason, the heating power according to table column 3 is 1,270 MW overall, which is clearly not only a 0.1% marginal improvement for table column 2 but also a significant improvement for table column 1 Also represents improvements.

Figure 2017535706
Figure 2017535706

電気エネルギーを生成する燃料消費は、結合生成で可能な電力に関する、列1及び2による2つの基準ケース(即ち、電流及び反応生成物の個別の生成及び自立運転による生成)において決定される。(したがって、基準ケースは、80MW電力未満を有するガス・汽力発電所が独立した発電所として設置される可能性はほとんどないという知識により「適合される」。このことは、以下の表にも適用する。加熱出力及び特定のエネルギー消費は、互いに相互に関連する。というのは、加熱要件が、合計エネルギー消費の半分を著しく超えて構成するためである。   The fuel consumption to generate electrical energy is determined in two reference cases according to columns 1 and 2 (ie, separate generation of current and reaction products and generation by stand-alone operation) with respect to the power possible for combined generation. (Thus, the reference case is “adapted” with the knowledge that gas and steam power plants with less than 80 MW power are unlikely to be installed as independent power plants. This also applies to the table below. Heating power and specific energy consumption are interrelated with each other because the heating requirements constitute significantly more than half of the total energy consumption.

表6Bでは、表6Aに関連して既に説明し、表6Aと同様の意味を有する表の列1及び2は、列3(「図5による複合設備」)において、図3による複合設備200に関連する値と、108MWの電流生成値を仮定して比較する。この値は、反応器2内の蒸気生成値が、自立運転反応器内の蒸気生成値と同じであるとき、ガス・タービン1の電流生成値である。   In Table 6B, columns 1 and 2 of the table already described in connection with Table 6A and having the same meaning as Table 6A are shown in column 3 (“combined facility according to FIG. 5”) in the combined facility 200 according to FIG. The relevant values are compared assuming a current generation value of 108 MW. This value is the current generation value of the gas turbine 1 when the steam generation value in the reactor 2 is the same as the steam generation value in the self-operating reactor.

部分流c’及びc’’に対する燃焼排気ガスcの分散、並びに予熱デバイス4内で予熱のみに使用する部分使用、並びに図5による複合設備200の反応器2内への部分給送のために、放射線区域効率は、表の列1及び2と比較して一定に、即ち、上述した約0.42の値に保つことができる。したがって、所与のパラメータの特定の組合せにより、必要な加熱出力は、著しく、即ち、表の列2と比較すると約6%、表の列1と比較すると約17%低下する。特定のエネルギー消費は、同じ量の反応生成物エチレンに基づき、それに応じて著しく低下する。同時に、既に述べたように、対応する反応器2は、従来の条件下、引き続き動作させることができる。   For the dispersion of the combustion exhaust gas c in the partial streams c ′ and c ″ and for the partial use used only for preheating in the preheating device 4 and for the partial feed into the reactor 2 of the combined installation 200 according to FIG. The radiation area efficiency can be kept constant compared to columns 1 and 2 of the table, i.e., at the value of about 0.42 described above. Thus, for a given combination of parameters, the required heating power is significantly reduced, i.e. about 6% compared to Table Column 2 and about 17% compared to Table Column 1. The specific energy consumption is based on the same amount of reaction product ethylene and decreases significantly accordingly. At the same time, as already mentioned, the corresponding reactor 2 can continue to operate under conventional conditions.

Figure 2017535706
Figure 2017535706

表6Cでは、表の列1及び2の値は、列3(「図4による複合装置、498℃」)内で、図4による複合設備100に関連する値と比較し、燃焼支援ガスdを498℃、即ち、表4Bに従って予熱し、ガス・タービンによる電流生成は60MWと仮定する。これらの60MWのうち、43MWは、除去すべきである(表内の行「電力としての蒸気生成の低下」)。というのは、蒸気生成がより少なく、対応してシャフト動力が不足することは、電力によって単純に補償されるためである。使用する電気エンジンに対する典型的には約3%の損失は、簡単にするために無視する。   In Table 6C, the values in columns 1 and 2 of the table are compared with the values associated with the complex facility 100 according to FIG. 4 in column 3 (“composite device according to FIG. 4, 498 ° C.”). Assuming 498 ° C., ie preheating according to Table 4B, the current generation by the gas turbine is 60 MW. Of these 60 MW, 43 MW should be removed (row in the table “reduced steam generation as power”). This is because less steam is produced and the corresponding lack of shaft power is simply compensated by power. A loss of typically about 3% for the electric engine used is ignored for simplicity.

やはり劇的に、即ち約0.53の値まで増大する放射線区域効率のために、加熱出力の別の著しい低下がある一方で、電流生成は、表の列1及び2と比較すると同一である。   Current generation is identical when compared to columns 1 and 2 of the table, while there is another significant drop in heating power, again due to radiation zone efficiency increasing dramatically to a value of about 0.53. .

Figure 2017535706
Figure 2017535706

上記の表の複合研究は、特に、(高い等級の)燃料、例えば反応器2を使用して実行した、対応する方法からの残留ガスによる部分的な発電が、典型的な発電所ミックスの使用、又は電源からの取得による電流生成と比較すると、図1によるガス・汽力発電所を使用するか、図3による設備400の形態の公知の組合せを使用するかにかかわらず、約11%の効率の上昇を達成することを示す。本明細書での前提条件は、特に、例えば適切な残留ガスの十分な利用可能性である。更に、図3による設備400の形態の公知の組合せは、電流及び反応生成物の個別の生成に対して、効率の利点がない又はわずかしかないことがわかり、即ち、上記に示す例では、同じ加熱出力及びしたがって匹敵する燃料供給を必要とする。   The combined study in the table above is particularly carried out using fuel (for example, reactor 2), partial generation with residual gas from the corresponding method, using a typical power plant mix. , Or compared to current generation by acquisition from a power source, whether using a gas / steam power plant according to FIG. 1 or a known combination of the form of equipment 400 according to FIG. To achieve an increase in A prerequisite here is in particular the sufficient availability of, for example, a suitable residual gas. Furthermore, it can be seen that the known combination of the form of the installation 400 according to FIG. 3 has little or no efficiency advantage over the individual production of current and reaction products, ie, in the example shown above, the same Requires heating power and thus comparable fuel supply.

本発明の一実施形態により提案する設備200は、ガス・汽力発電所による個別の電流生成及び自立運転反応器2内の反応生成物の個別の製造と比較すると、約6%高い効率を有する。典型的な発電所ミックス、又は電源からの電流の取得と、自立運転反応器2内の反応生成物の個別の生成とを比較すると、約11%の効率増加が観察される。   The proposed installation 200 according to an embodiment of the present invention has an efficiency of about 6% higher when compared with individual current generation by gas and steam power plants and individual production of reaction products in the self-sustaining reactor 2. When comparing the acquisition of current from a typical power plant mix, or power supply, with the individual production of reaction products in the stand-alone reactor 2, an increase in efficiency of about 11% is observed.

設備200は、使用点火出力の追加単位につき、92%の電流を生成する(即ち、自立運転反応器の動作に必要な加熱出力に加えて、1MWの使用加熱出力につき、0.92MWの電流を生成する)。この値は、ガス・汽力発電所の電気効率のほぼ2倍、又は発電所ミックス若しくは電源からの電流の取得の電気効率の3倍に相当する。   The facility 200 produces 92% current for an additional unit of ignition power used (ie, 0.92 MW for 1 MW of used heating power in addition to the heating power required for operation of a stand-alone reactor). To generate). This value corresponds to approximately twice the electrical efficiency of the gas / power plant, or three times the electrical efficiency of obtaining current from the power plant mix or power source.

提案する設備100は、自立運転反応器よりも加熱出力をあまり必要とせず、更なる電流も生成する。したがって、設備100は、ガス・汽力発電所による個別の電流生成及び自立運転反応器2内の反応生成物の個別の製造と比較すると約11%高い効率を有する。   The proposed facility 100 requires less heating power than a self-sustaining reactor and generates additional current. Thus, the installation 100 has an efficiency of about 11% higher when compared to individual current generation by gas and steam power plants and individual production of reaction products in the self-sustaining reactor 2.

Claims (15)

機械動力の複合生成及び炭化水素の製造のための方法であって、前記機械動力を生成するために、少なくとも1つの内燃機関(1)に点火することによって燃焼排気ガス(c)を生成し、炭化水素を生成するために、燃料(e)及び燃焼支援ガス(d)を使用して少なくとも1つの反応器(2)を加熱する、方法において、前記燃焼支援ガス(d)の少なくとも一部分は、前記内燃機関(1)からの前記燃焼排気ガス(c)の少なくとも一部分との間接的な熱交換によって加熱することを特徴とする方法。   A method for combined production of mechanical power and production of hydrocarbons, wherein combustion exhaust gas (c) is generated by igniting at least one internal combustion engine (1) to generate said mechanical power, A method of heating at least one reactor (2) using fuel (e) and combustion support gas (d) to produce hydrocarbons, wherein at least a portion of said combustion support gas (d) comprises: Heating by indirect heat exchange with at least a portion of the combustion exhaust gas (c) from the internal combustion engine (1). 前記機械動力は、少なくとも部分的に、少なくとも1つの発電機(G)によって電力に変換する、及び/又は少なくとも1つのシャフトを駆動するために使用する、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the mechanical power is at least partly converted into electric power by at least one generator (G) and / or used to drive at least one shaft. 前記少なくとも1つの反応器(2)は、管型反応器として構成し、放射線区域において、反応管を、前記燃料を燃焼させるバーナによって外側から加熱する、請求項1又は2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the at least one reactor (2) is configured as a tubular reactor, and in the radiation zone the reaction tube is heated from the outside by a burner that burns the fuel. 前記炭化水素を生成するために、給送流は、加圧蒸気によって、管型反応器として構成した前記反応器(2)の前記反応管に通す、請求項3に記載の方法。   The process according to claim 3, wherein the feed stream is passed by pressurized steam through the reaction tube of the reactor (2) configured as a tubular reactor to produce the hydrocarbon. 触媒は、管型反応器として構成した前記反応器(2)の前記反応管内に供給する、請求項3又は4に記載の方法。   The process according to claim 3 or 4, wherein the catalyst is fed into the reaction tube of the reactor (2) configured as a tubular reactor. 前記燃料(e)は、少なくとも部分的に、前記少なくとも1つの反応器(2)からの生成物流から分離したガス混合体から生成する、請求項1から5のうちいずれか一項に記載の方法。   The process according to any one of the preceding claims, wherein the fuel (e) is produced at least in part from a gas mixture separated from the product stream from the at least one reactor (2). . 前記少なくとも1つの反応器(2)の少なくとも1つの領域は、前記燃料(e)及び前記燃焼支援ガス(d)の使用により、前記少なくとも1つの反応器(2)の前記少なくとも1つの領域内で1,500から2,500℃の温度レベル、特に1,500から2,500℃の温度レベルまで加熱する、請求項1から6のうちいずれか一項に記載の方法。   At least one region of the at least one reactor (2) is within the at least one region of the at least one reactor (2) by the use of the fuel (e) and the combustion support gas (d). 7. A method according to any one of claims 1 to 6, wherein the heating is carried out to a temperature level of 1500 to 2500 ° C, in particular to a temperature level of 1500 to 2500 ° C. 前記少なくとも1つの内燃機関(1)は、少なくとも1つのガス・タービンを備える、請求項1から7のうちいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of the preceding claims, wherein the at least one internal combustion engine (1) comprises at least one gas turbine. 前記内燃機関(1)からの前記燃焼排気ガス(c)は、500から1,000℃の温度レベル、特に、600から700℃の温度レベル、又は500から650℃の温度レベルで供給する、請求項1から8のうちいずれか一項に記載の方法。   The combustion exhaust gas (c) from the internal combustion engine (1) is supplied at a temperature level of 500 to 1,000 ° C, in particular at a temperature level of 600 to 700 ° C, or a temperature level of 500 to 650 ° C. Item 9. The method according to any one of Items 1 to 8. 間接的な熱交換によって前記燃焼支援ガス(d)を加熱するために、前記内燃機関(1)からの前記燃焼排気ガス(c)の一部分を使用し、前記内燃機関(1)からの前記燃焼排気ガス(c)の一部分は、前記燃焼支援ガス(d)と混合し、前記少なくとも1つの反応器(2)に前記燃焼支援ガス(d)と一緒に供給する、請求項1から9のうちいずれか一項に記載の方法。   A portion of the combustion exhaust gas (c) from the internal combustion engine (1) is used to heat the combustion support gas (d) by indirect heat exchange and the combustion from the internal combustion engine (1). A portion of the exhaust gas (c) is mixed with the combustion support gas (d) and fed to the at least one reactor (2) together with the combustion support gas (d). The method according to any one of the above. 間接的な熱交換によって前記燃焼支援ガス(d)を加熱するために、前記内燃機関(1)からの前記燃焼排気ガス(c)を全部使用し、前記少なくとも1つの反応器(2)には供給しない、請求項1から9のうちいずれか一項に記載の方法。   In order to heat the combustion support gas (d) by indirect heat exchange, the combustion exhaust gas (c) from the internal combustion engine (1) is entirely used, and the at least one reactor (2) is used. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein no supply is provided. 天然ガス及び/若しくはメタン含有ガス混合体、特に、請求項6に従って生成した水素、メタン及び一酸化炭素を含有するガス混合体を前記燃料(e)として使用する、並びに/又は空気を前記燃焼支援ガス(d)として使用する、請求項1から11のうちいずれか一項に記載の方法。   Natural gas and / or methane-containing gas mixture, in particular a gas mixture containing hydrogen, methane and carbon monoxide produced according to claim 6 is used as the fuel (e) and / or air is used as the combustion aid. 12. The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the method is used as a gas (d). 加圧蒸気(f)は、前記少なくとも1つの反応器(2)からの廃熱から生成し、特に前記発電機(G)の少なくとも1つのシャフトを駆動するために使用する、請求項1から12のうちいずれか一項に記載の方法。   Pressurized steam (f) is generated from waste heat from the at least one reactor (2) and is used in particular for driving at least one shaft of the generator (G). The method as described in any one of these. 機械動力の複合生成及び炭化水素の生成のための設備(100、200)であって、前記設備(100、200)は、前記機械動力の生成のための少なくとも1つの内燃機関(1)、及び前記炭化水素の生成のための少なくとも1つの反応器(2)を備え、前記少なくとも1つの内燃機関(1)は、点火によって燃焼排気ガス(c)を生成することができ、前記少なくとも1つの反応器(2)は、燃料(e)及び燃焼支援ガス(d)を使用して加熱することができる、設備(100、200)において、前記内燃機関(1)からの前記燃焼排気ガス(c)の少なくとも一部分との間接的な熱交換によって、前記燃焼支援ガス(d)の少なくとも一部分を加熱するように配置する手段を提供することを特徴とする設備(100、200)。   An installation (100, 200) for combined generation of mechanical power and hydrocarbons, the installation (100, 200) comprising at least one internal combustion engine (1) for generation of the mechanical power; and Comprising at least one reactor (2) for the production of said hydrocarbons, said at least one internal combustion engine (1) being capable of producing combustion exhaust gas (c) by ignition, said at least one reaction The vessel (2) can be heated using the fuel (e) and the combustion assist gas (d) in the facility (100, 200), the combustion exhaust gas (c) from the internal combustion engine (1) An installation (100, 200) characterized in that it provides means to heat at least a portion of the combustion assisting gas (d) by indirect heat exchange with at least a portion of the combustion assist gas (d). 請求項1から13のうちいずれか一項に記載の方法を実行するように配置する、請求項14に記載の設備(100、200)。   15. Equipment (100, 200) according to claim 14, arranged to carry out the method according to any one of claims 1 to 13.
JP2017512358A 2014-09-05 2015-09-02 Methods and equipment for simultaneous generation of mechanical power and production of hydrocarbons Pending JP2017535706A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14183742.7A EP2993331A1 (en) 2014-09-05 2014-09-05 Method and assembly for parallel production of mechanical power and the manufacture of reaction products
EP14183742.7 2014-09-05
PCT/EP2015/070090 WO2016034647A1 (en) 2014-09-05 2015-09-02 Method and system for generating a mechanical output and producing reaction products in a parallel manner

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017535706A true JP2017535706A (en) 2017-11-30

Family

ID=51483346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017512358A Pending JP2017535706A (en) 2014-09-05 2015-09-02 Methods and equipment for simultaneous generation of mechanical power and production of hydrocarbons

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20170306835A1 (en)
EP (2) EP2993331A1 (en)
JP (1) JP2017535706A (en)
KR (1) KR20170048573A (en)
CN (1) CN106660001A (en)
AU (1) AU2015310878A1 (en)
BR (1) BR112017003562A2 (en)
CA (1) CA2958172A1 (en)
EA (1) EA201790308A1 (en)
PH (1) PH12017500249A1 (en)
TW (1) TW201630657A (en)
WO (1) WO2016034647A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3488091A1 (en) 2016-07-25 2019-05-29 SABIC Global Technologies B.V. Process for cracking hydrocarbon stream using flue gas from gas turbine

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1445870A (en) * 1964-08-11 1966-07-15 Chemical Construction Corp Method and apparatus for reforming hydrocarbons by steam
GB8327074D0 (en) * 1983-10-10 1983-11-09 English Electric Co Ltd Fluidised-bed heat and power plant
GB8526978D0 (en) * 1985-11-01 1985-12-04 Foster Wheeler Energy Ltd Chemical process fired heaters &c
US5048284A (en) * 1986-05-27 1991-09-17 Imperial Chemical Industries Plc Method of operating gas turbines with reformed fuel
JP3196549B2 (en) * 1995-01-09 2001-08-06 株式会社日立製作所 Power generation system with fuel reformer
JP2006161603A (en) * 2004-12-03 2006-06-22 Ebara Corp Gas turbine device and gas turbine power generation system

Also Published As

Publication number Publication date
US20170306835A1 (en) 2017-10-26
KR20170048573A (en) 2017-05-08
EP2993331A1 (en) 2016-03-09
EP3189223B1 (en) 2018-06-27
EP3189223A1 (en) 2017-07-12
CA2958172A1 (en) 2016-03-10
BR112017003562A2 (en) 2017-12-05
CN106660001A (en) 2017-05-10
TW201630657A (en) 2016-09-01
PH12017500249A1 (en) 2017-07-03
EA201790308A1 (en) 2017-08-31
WO2016034647A1 (en) 2016-03-10
AU2015310878A1 (en) 2017-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5183093B2 (en) A method of co-producing hydrogen-rich gas and electricity by steam reforming hydrocarbon fractions with on-site hydrogen combustion heat supply
CN1295140C (en) Production enhancement for a reactor
US7467519B2 (en) Electricity and synthesis gas generation method
US8529866B2 (en) Process for the production of hydrogen by steam reforming an oil cut with optimized steam production
RU2676062C2 (en) Method and system for producing liquid hydrocarbon product from fischer-tropsch process using synthesis gas produced from oxygen transport membrane based reforming reactor
RU2085754C1 (en) Method of and gas turbine plant for continuous conversion of energy
US8375725B2 (en) Integrated pressurized steam hydrocarbon reformer and combined cycle process
JP2008512336A (en) Method for producing hydrogen and / or carbon monoxide
CN102656112B (en) Method for operating a reformer oven and a reformer installation
EP3730456A1 (en) Use of renewable energy in ammonia synthesis
EP3573926B1 (en) Maximizing steam methane reformer combustion efficiency by pre-heating pre-reformed fuel gas
BR112019016817A2 (en) process for the synthesis of ammonia with low CO2 emissions into the atmosphere
NO319280B1 (en) Method of combined synthesis gas production and electric power
RU2008113706A (en) METHOD FOR CREATING A HYDROGEN ENERGY CHEMICAL COMPLEX AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
US10465631B2 (en) System for generating an improved H2:CO ratio in syngas and an associated method thereof
RU2664526C2 (en) Energy-saving unified method for generating synthesis gas from hydrocarbons
JP2017535706A (en) Methods and equipment for simultaneous generation of mechanical power and production of hydrocarbons
US20090241551A1 (en) Cogeneration of Hydrogen and Power
CN103097694A (en) Generating power using an ion transport membrane
JP4643369B2 (en) Heavy oil reforming system and power generation system
RU2017122296A (en) METHOD FOR CONVERSION OF NATURAL GAS WITH WATER STEAM, INCLUDING TWO COMBUSTION CHAMBERS, GENERATING HOT SMOKE GASES, TRANSFERRING HEAT ENERGY, PERFORMANT FOR CARRY AND CLEANERS
CN208716846U (en) A kind of lighter hydrocarbons producing synthesis gas reforming unit converting the conversion of gas pre-heating heat-exchanging formula using one section of high temperature
US20230114999A1 (en) Method and apparatus for production of hydrogen using rotary generated thermal energy
CN108975271B (en) Hydrocarbon steam conversion device with pre-conversion function and utilizing high-temperature first-stage gas to preheat mixed gas and conversion process
US20110296845A1 (en) Combined heat and power with a peak temperature heat load